Flatness-based trajectory control of a kinematically underconstrained cable suspension manipulator

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Christoph Woernle
• Subject Area: Mechanics
• Term: from 2000 to 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5239800

Bei seilgeführten Handhabungssystemen wird eine Nutzlastplattform an mehreren räumlich angeordneten Seilen mit unabhängig voneinander steuerbaren Seilwinden im Raum geführt. Wie bei Robotern kann eine Handhabung der Nutzplattform mit bis zu sechs Freiheitsgraden der Bewegung im Raum erreicht werden. Bei kinematisch unvollständiger Lastpositionierung ist die Lage der Nutzlastplattform durch die Längen der Seile nicht vollständig festgelegt, wodurch unerwünschte Lastpendelschwingungen auftreten können. Für ein vorhandenes Laborsystem mit Lastführung durch drei Seile soll eine Bahnsteuerung entwickelt werden, mit der eine vorgegebene translatorische und rotatorische Referenzbewegung der Nutzlastplattform realisiert werden kann. Unter Ausnutzung der sogenannten Flachheit des Systems sollen aus der Referenzbahn und deren zeitlichen Ableitungen die erforderlichen Stellgrößenverläufe durch eine nichtlineare Vorsteuerung berechnet werden. Die Vorsteuerung berücksichtigt sowohl die kinematisch nichtlineare Parallelstruktur der Dreiseilführung als auch die Dynamik des Gesamtsystems. Mit Hilfe einer nachgeschalteten modalen Zustandsregelung soll das System auch bei Störungen der Referenzbewegung nachgeführt werden. Die Bahnsteuerung soll theoretisch hergeleitet, durch Rechnersimulation untersucht und am Laborsystem experimentell validiert werden.

• DFG Programme: Research Grants