Algılama ve kontrol çalıştırma arasındaki zaman adımlarının boyutuna nasıl karar verebilirim?

Geçmişim:

Deneyimlerim katı mekanik ve FEA'da. Bu yüzden robotik / kontroller konusunda sıfır deneyime sahibim.

Sorun Açıklaması

6 ayaklı karmaşık bir dinamik sistemi dengelemek için bir kontrol stratejisi geliştiriyorum. Torklar Ti her bacağım eklemlerden net bir an yaratmak için kullanılacak M sistemini dengeleyici, vücut üzerinde. Bu an M , önceden belirlenmiş kontrol stratejisinden bilinir. (Yan not: dinamik çözücü doğrusal olmayan hesaplama tipindedir)

Arkaplan eksikliğimden dolayı, dinamik sistemle ilgili temel bir karışıklığım var. Vücutta bilinen bu net anı M oluşturmak için Ti torklarını kullanmak istiyorum . Bu an M ,

1. tüm bacak segmentlerinin mevcut pozisyonları / açıları
2. her bir bacağın reaksiyon kuvvetleri ve momentleri (kontrol edilemeyen)
3. her bacağın kontrol edilebilir eklem torkları Ti
4. zaman

$(*)$ Belirli bir zamanda $(n-1)\Delta$t:

--Kontrol stratejisinden, istenen net moment M hesaplanır / bilinir

Biri şu anda bacakların pozisyonlarını, açılarını, reaksiyon kuvvetlerini ve reaksiyon momentlerini (iyi yerleştirilmiş sensörlerden) okuyabilir / algılayabilir $t = (n-1)\Delta$t.

--Bu bilgilerden, vektör cebiri , net moment M'yi oluşturmak için gerekli Ti istenen eklem momentlerini kolayca verir.

$(**)$ Zamanında $(n)\Delta$t:

--one daha önce belirlenmiş olan ortak torkları Ti uygular ($t=(n-1)\Delta$t) istenilen anı oluşturmak için M

- Tabii ki bu torklar Ti hemen takip eden adım adımında uygulanır çünkü anlık olarak uygulanamazlar

İşte tam da bu noktada temel karışıklığım var. Momentleri Ti olarak hesaplanmıştır$(*)$, açı / konum / reaksiyon verilerine dayanarak $(*)$Objektif ile anı yaratmak için M . Bununla birlikte, bu dönme momentleri aracın Ti uygulanan$(**)$burada veriler (açılar / pozisyonlar / reaksiyonlar) artık farklıdır - böylece istenen net moment M asla yaratılamaz (anlık algılama zamanında sihirli bir şekilde harekete geçmedikçe). Kontroller problemini doğru anlıyor muyum?

Sorular

1. Robotik problemini doğru anlıyor muyum? Bu ikilemin etrafındaki terimler ve stratejiler nelerdir?
2. Elbette, algılama ile harekete geçirme arasında sonsuz küçüklükte zaman adımları oluşturabilirdim, ama bu gerçekçi olmayan / dürüst olmayan olurdu. Gerçekçi bir zaman adımı arasındaki denge nedir, ancak görevi iyi bir şekilde yerine getirir mi?

Nokta 1 ile ilgili olarak, evet sorunu doğru anlıyorsunuz demektir.

Nokta 1 ve 2 ile ilgili olarak, aradığınız şeyin Nyquist-Shannon örnekleme teorisi olduğuna inanıyorum . Bu teori, örnekleme sıklığınızın "en yüksek ilgi sıklığınızın" 2 katından fazla olması gerektiğini söylüyor. Bu, yüksek frekanslı bir sinyali düşük frekans olarak yanlış ölçebileceğiniz örtüşme önlemek içindir.

Yukarıdaki resim Wikipedia'dan. Yani, robotunuz tüm eklemleri ve uzuvlarıyla ve böyle - bu uzuvlar ne kadar hızlı hareket edebilir? Anlarınız ve momentleriniz eklemlerde hızlanmaya neden olur; eklemdeki en yüksek dönme hızı nedir? Ya da başka bir deyişle, beklediğiniz en yüksek an nedir ve ne kadar süre uygulanır? Bundan da bir hız hesaplayabilirsiniz.

Eklemlerinizi sistemin tüm dinamiklerini yakalayabilecek kadar hızlı bir şekilde örneklemek istiyorsunuz. Bu, algılama için kendi robotik projem için belirleyeceğim örnekleme eşiği (minimum!) . İçin kontrol , çoğu , saygın , kaynaklar , ilgi 5-10 kat frekansını söylüyorlar.

Pik momentlerinizden ve momentlerinizden gelen pik hızlanmalarınız uzuvlarınızın kütlesi (atalet momenti) ile sınırlı olacaktır. Hızlanmalarınızı sınırlayan uzuvlar, sistemi numuneler arasında nispeten sabit tutmak için alçak geçiren bir filtre görevi görecektir, böylece bir örnek tarafından kapalı olmanız çok önemli olmamalıdır.

Bu yardımcı olur umarım!