La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin 2003 - 1 Commande impulsionnelle d'un système mécanique Application à la robotique mobile François BéruardCarlos.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin 2003 - 1 Commande impulsionnelle d'un système mécanique Application à la robotique mobile François BéruardCarlos."— Transcription de la présentation:

1 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Commande impulsionnelle d'un système mécanique Application à la robotique mobile François BéruardCarlos Canudas de Wit

2 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Le Laboratoire dAutomatique de Grenoble et léquipe CSER Le robot marcheur Rabbit Masse en chute libre sur un sol compliant – Modèle – Commande impulsionnelle – Stabilisation de l'orbite – Robustesse Conclusion Sommaire

3 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Le Laboratoire dAutomatique de Grenoble Unité Mixte de Recherche du CNRS Laboratoire de l'ENSI Electriciens de Grenoble (INPG - ENSIEG) Renommée nationale et internationale Collabore avec plusieurs laboratoires nationaux, européens et internationaux Collabore avec de grandes industries dont : Alstom, EADS, EDF, Renault, Sagem, Schneider

4 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Le Laboratoire dAutomatique de Grenoble 3 groupes de recherche CAPA - Conduite Avancée des Procédés Automatisés : spécialisé dans le domaine médical, les outils pour léducation, la commande robuste et la supervision PROSED - PROductique et Systèmes à Événements Discrets : spécialisé dans les systèmes manufacturiers de production (conception, suivi dexploitation et de destruction, recyclage) TACSY - Théorie et Application de la Commande des SYstèmes : spécialisé dans la commande, la modélisation et lidentification de systèmes multivariables, à paramètres distribués, à retards

5 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Léquipe CSER Commande des Systèmes Electromécaniques et Robotique Membre du groupe TACSY Thèmes de recherche : Contrôle/Commande de moteurs Commande de véhicules automobiles : conduite en peloton des poids lourds, conduite par fil « steer-by-wire » Commande de systèmes via des réseaux (projet NECS - CNRS) Robotique : robots jongleurs, robots marcheurs Collaboration industrielle avec Renault DR et Schneider

6 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Le robot marcheur Rabbit, un projet national Sinscrit dans le projet national Commande pour la marche et la course dun robot bipède Fait partie du programme national du CNRS ROBEA - Robotique et Entités Artificielles 7 laboratoires nationaux participent au projet et sont spécialisés en mécanique, robotique et automatique lINRIA y est associé ainsi quun laboratoire américain (Michigan)

7 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Le robot marcheur Rabbit, pourquoi ? Objectifs scientifiques : faire marcher et courir le robot perspective dutilisation médicale et militaire Approche scientifique : reproduction de la marche humaine la moins énergétique possible appréhender la gravité comme une aide et non une gêne sous motorisé effets de limpact sur le sol

8 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Le robot marcheur Rabbit, description Composé dun tronc, de 2 jambes (fémur - tibia) mais daucun pied Les 2 hanches et les 2 genoux sont motorisés, pas le tronc Tourne autour dune base

9 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Le robot marcheur Rabbit, description 1,45m pour un poids total de 21kg 4 moteurs reliés aux 4 articulations actionnées via une courroie et un motoréducteur Capteurs : 1 encodeur incrémental sur chaque moteur 1 encodeur absolu sur chaque motoréducteur 1 encodeur sur le tronc 1 mesure langle de la tige avec le sol 1 dernier langle du déplacement circulaire Une roue en polymère termine chaque jambe (absorption des chocs) Conçu pour une marche minimale de 5km/h et une course de plus de 12km/h

10 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Masse en chute libre sur un sol compliant Système proche dun système robot marcheur Système déjà étudié par L. Roussel et C. Canudas de Wit via une autre approche Rendre lorbite périodique : la masse doit remonter à une même hauteur à chaque rebond Représentation du système

11 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Masse en chute libre sur un sol compliant Modèle ressort-amortisseur non linéaire. daprès Hunt et Crossley, la force F de contact sécrit : où n caractérise la forme des surfaces en contacts x est la pénétration dans la surface (x<0) k est le coefficient de raideur en N/m, k>0 le coefficient d'amortissement en N.s/m, >0 (1). daprès Orin et Marhefka, lorbite dans le plan de phase : (2)

12 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Masse en chute libre sur un sol compliant Définition du système : (3) Orbite dune masse en chute libre sur un sol compliant

13 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Commande impulsionnelle, idée Soit où c est une constante est l'impulsion dirac : On peut alors écrire : Par définition

14 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Commande impulsionnelle, idée La commande u sexprime donc par :

15 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Commande impulsionnelle, premières simulations simulation dune chute commandée avec

16 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Stabilisation de lorbite 4 domaines : D c1 D c2 D impulse x v D nc (4) (5) (6) (7)

17 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Stabilisation de lorbite Définition des domaines : (8) (9) (10) (11) Par concaténation lorbite peut sexprimer par : (12)

18 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Stabilisation de lorbite, application de Poincaré Soit la section de Poincaré L'application de Poincaré reliant v + (k-1) et v + (k) est implicitement donnée par (12) évaluée en v i =-v o (k-1) x=x impulse et v=v + (k) : (13) Par continuité, lapplication de Poincaré sécrit : (14)

19 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Commande à réponse pile, théorie Réponse pile : (15) Si les conditions aux frontières sont satisfaites alors : (18) On pose : (17) doù (19) soit (16)

20 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Commande à réponse pile, simulations simulation dune réponse pile avec

21 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Commande à réponse pile, simulations simulation dune réponse pile avec

22 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Stabilisation asymptotique P, théorie Proportionnelle : (20) On pose : (22) Si les conditions aux frontières sont satisfaites alors : (23) doù (24) avec soit (21)

23 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Stabilisation asymptotique P, simulations simulation dune stabilisation asymptotique P avec

24 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Stabilisation asymptotique P, simulations simulation dune stabilisation asymptotique P avec

25 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Stabilisation de lorbite, améliorations Saturation deà 0 Changement de fenêtre des impulsions

26 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Stabilisation asymptotique PI, théorie Proportionnel - Intégrateur : (25) (26) (27) avec et soit (28)

27 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Stabilisation asymptotique PI, simulations simulation dune stabilisation asymptotique PI avec k p =0,4 et k i =0,4

28 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Stabilisation asymptotique PI, simulations simulation dune stabilisation asymptotique PI avec k p =0,1 et k i =0,4

29 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Robustesse, approximation de limpulsion Problème : irréalisable en pratique, amplitudes trop grandes Idée : augmenter afin de diminuer lamplitude Problème : robustesse ??? Impulsion = une amplitude infinie sur une durée infinitésimale avec (29)

30 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Robustesse, approximation de limpulsion Réponse pile pour = 0.010s Réponse pile pour = 0.001s Réponse pile pour = 0.001s

31 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Robustesse, approximation de limpulsion Stabilisation asymptotique PI pour = 0.010s Stabilisation asymptotique PI pour = 0.001s Stabilisation asymptotique PI pour = 0.001s

32 François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin Conclusion Masse en chute libre sur un sol compliant 3 types de commande : réponse pile, stabilisation P et PI possibilité dappoximer les impulsions afin de réduire leur amplitude Application sur Rabbit adaptation des commandes étudiées pour la course


Télécharger ppt "François Béruard - soutenance PFE ESISAR - 27 Juin 2003 - 1 Commande impulsionnelle d'un système mécanique Application à la robotique mobile François BéruardCarlos."

Présentations similaires


Annonces Google