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A Lyapunov-Based Piezoelectric Controller for Flexible Cartesian Robot Manipulators / Dadfarnia, Mohsen in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 126 N° 2 (Juin 2004)

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 247-358 p. Titre : A Lyapunov-Based Piezoelectric Controller for Flexible Cartesian Robot Manipulators Titre original : Contrôleur Piézoélectrique Lyapunov-Basé pour les Manipulateurs Cartésiens Flexibles de Robot Type de document : texte imprimé Auteurs : Dadfarnia, Mohsen, Auteur ; Jalili, Nader, Auteur ; Xian, Bin ; Dawson, Darren, M. Article en page(s) : 247-358 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Stratégie  Lyapunov  Manipulateur  cartésien  de  robot  Faisceau  en  porte-à-faut  flexible  Déclancheur  piézoélectrique  Déclancheur  linéaire  Stabilité  Contrôleur  de  temps  fini  Oscillation  résiduelle Index. décimale : 629.8 Résumé : A Lyapunov-based control strategy is proposed for the regulation of a Cartesian robot manipulator, which is modeled as a flexible cantilever beam with a translational base support. The beam (arm) cross-sectional area is assumed to be uniform and Euler-Bernoulli beam theory assumptions are considered. Moreover, two types of damping mechanisms; namely viscous and structural dampings, are considered for the arm material properties. The arm base motion is controlled utilizing a linear actuator, while a piezoelectric (PZT) patch actuator is bonded on the surface of the flexible beam for suppressing residual beam vibrations. The equations of motion for the system are obtained using Hamilton's principle, which are based on the original infinite dimensional distributed system. Utilizing the Lyapunov method, the control force acting on the linear actuator and control voltage for the PZT actuator are designed such that the base is regulated to a desired set-point and the exponential stability of the system is attained. Depending on the composition of the controller, some favorable features appear such as elimination of control spillovers, controller convergence at finite time, suppression of residual oscillations and simplicity of the control implementation. The feasibility of the controller is validated through both numerical simulations and experimental testing. On propose une stratégie Lyapunov-basée de commande pour le règlement d'un manipulateur cartésien de robot, qui est modelé pendant qu'un faisceau en porte-à-faux flexible avec un appui bas de translation. On assume que la section de faisceau (bras) est uniforme et des prétentions de théorie de faisceau d'Euler-Bernoulli sont considérées. D'ailleurs, deux types d'atténuer des mécanismes ; à savoir des dampings visqueux et structuraux, sont considérés pour les propriétés de matériel de bras. Le mouvement de base de bras est commandé utilisant un déclencheur linéaire, alors qu'un déclencheur piézoélectrique de la pièce rapportée (PZT) est collé sur la surface du faisceau flexible pour supprimer des vibrations résiduelles de faisceau. Les équations du mouvement pour le système sont obtenues en utilisant le principe de Hamilton, qui sont basées sur le système réparti dimensionnel infini original. Utilisant la méthode de Lyapunov, la force de commande agissant sur le déclencheur linéaire et la tension de commande pour le déclencheur de PZT sont conçues tels que la base est réglée à un de point de consigne désiré et la stabilité exponentielle du système est atteinte. Selon la composition du contrôleur, quelques dispositifs favorables apparaissent comme l'élimination des débordements de commande, la convergence de contrôleur au temps fini, la suppression des oscillations résiduelles et la simplicité de l'exécution de commande. La praticabilité du contrôleur est validée par des simulations numériques et l'essai expérimental. [article] A Lyapunov-Based Piezoelectric Controller for Flexible Cartesian Robot Manipulators = Contrôleur Piézoélectrique Lyapunov-Basé pour les Manipulateurs Cartésiens Flexibles de Robot [texte imprimé] / Dadfarnia, Mohsen, Auteur ; Jalili, Nader, Auteur ; Xian, Bin ; Dawson, Darren, M. . - 247-358 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 247-358 p. Mots-clés : Stratégie  Lyapunov  Manipulateur  cartésien  de  robot  Faisceau  en  porte-à-faut  flexible  Déclancheur  piézoélectrique  Déclancheur  linéaire  Stabilité  Contrôleur  de  temps  fini  Oscillation  résiduelle Index. décimale : 629.8 Résumé : A Lyapunov-based control strategy is proposed for the regulation of a Cartesian robot manipulator, which is modeled as a flexible cantilever beam with a translational base support. The beam (arm) cross-sectional area is assumed to be uniform and Euler-Bernoulli beam theory assumptions are considered. Moreover, two types of damping mechanisms; namely viscous and structural dampings, are considered for the arm material properties. The arm base motion is controlled utilizing a linear actuator, while a piezoelectric (PZT) patch actuator is bonded on the surface of the flexible beam for suppressing residual beam vibrations. The equations of motion for the system are obtained using Hamilton's principle, which are based on the original infinite dimensional distributed system. Utilizing the Lyapunov method, the control force acting on the linear actuator and control voltage for the PZT actuator are designed such that the base is regulated to a desired set-point and the exponential stability of the system is attained. Depending on the composition of the controller, some favorable features appear such as elimination of control spillovers, controller convergence at finite time, suppression of residual oscillations and simplicity of the control implementation. The feasibility of the controller is validated through both numerical simulations and experimental testing. On propose une stratégie Lyapunov-basée de commande pour le règlement d'un manipulateur cartésien de robot, qui est modelé pendant qu'un faisceau en porte-à-faux flexible avec un appui bas de translation. On assume que la section de faisceau (bras) est uniforme et des prétentions de théorie de faisceau d'Euler-Bernoulli sont considérées. D'ailleurs, deux types d'atténuer des mécanismes ; à savoir des dampings visqueux et structuraux, sont considérés pour les propriétés de matériel de bras. Le mouvement de base de bras est commandé utilisant un déclencheur linéaire, alors qu'un déclencheur piézoélectrique de la pièce rapportée (PZT) est collé sur la surface du faisceau flexible pour supprimer des vibrations résiduelles de faisceau. Les équations du mouvement pour le système sont obtenues en utilisant le principe de Hamilton, qui sont basées sur le système réparti dimensionnel infini original. Utilisant la méthode de Lyapunov, la force de commande agissant sur le déclencheur linéaire et la tension de commande pour le déclencheur de PZT sont conçues tels que la base est réglée à un de point de consigne désiré et la stabilité exponentielle du système est atteinte. Selon la composition du contrôleur, quelques dispositifs favorables apparaissent comme l'élimination des débordements de commande, la convergence de contrôleur au temps fini, la suppression des oscillations résiduelles et la simplicité de l'exécution de commande. La praticabilité du contrôleur est validée par des simulations numériques et l'essai expérimental.