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Adaptive Output Force Trancking of Hydraulic Cylinders with Applications to Robot Manipulators / Zhu, Wen-Hong in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 127, N° 2 (Juin 2005) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 127, N° 2 (Juin 2005) . - 206-217 p. Titre : Adaptive Output Force Trancking of Hydraulic Cylinders with Applications to Robot Manipulators Titre original : Force Adaptative Trancking de Rendement des Cylindres Hydrauliques avec des Applications aux Manipulateurs de Robot Type de document : texte imprimé Auteurs : Zhu, Wen-Hong, Auteur ; Piedboeuf, Jean-Claude, Auteur Article en page(s) : 206-217 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Cylindre  hydraulique  Commande  de  force  Frottement  Préssion  Rétroaction  Stabilité  asymptotique Index. décimale : 620.1/389 Résumé : An adaptive output force control scheme for hydraulic cylinders is proposed by using direct force measurement through loadcells. Due to the large and somewhat uncertain piston friction force, cylinder chamber pressure control with coulomb-viscous friction prediction may not be sufficient enough to achieve a precise output force control. In the proposed approach, the output force error resulting from direct measurement is used not only for feedback control, but also to update the parameters of an appropriate friction model which includes the coulomb-viscous friction force in sliding motion and the output force dependent friction force in presliding motion. The L₂ and L∞ stability is guaranteed for both the pressure force error and the output force error. Under bounded desired output force and its derivative, asymptotic stability of both the pressure force error and the output force error is also guaranteed. The experimental results demonstrate that a good pressure force control system does necessarily guarantee a good output force control, and that adaptive friction compensation is superior to fixed-parameter friction compensation. The output force control transfer functions of a robot joint driven by two hydraulic cylinders in pull-pull configuration are limited by ± 1.5 dB up to 20 Hz, tested in free motion and in rigid constraint. The excellent output force (joint torque) control performence implies the dynamic equivalency between a hydraulic cylinder and an electrically-driven motor whithin the prespecified bandwidth. This allows to emulate an electrically-driven robot by a hydraulic robot. On propose un arrangement adaptatif de commande de force de rendement pour les cylindres hydrauliques en employant la mesure directe de force par des loadcells. En raison de la grande et quelque peu incertaine force de frottement de piston, commande de pression de chambre de cylindre avec la prévision coulomb-visqueuse de frottement ne peut pas être assez suffisant pour réaliser une commande précise de force de rendement. Dans l'approche proposée, l'erreur de force de rendement résultant de la mesure directe est employée non seulement pour la commande de rétroaction, mais mettre à jour également les paramètres d'un modèle approprié de frottement qui inclut la force coulomb-visqueuse de frottement dans le mouvement coulissant et la force dépendante de frottement de force de rendement dans le mouvement presliding. Le L₂ et L∞ la stabilité est garantie pour l'erreur de force de pression et l'erreur de force de rendement. Sous la force désirée liée de rendement et son dérivé, la stabilité asymptotique de l'erreur de force de pression et de l'erreur de force de rendement est également garantie. Les résultats expérimentaux démontrent qu'un bon système de commande de force de pression garantit nécessairement une bonne commande de force de rendement, et que la compensation adaptative de frottement est supérieure à la compensation de frottement de fixe-paramètre. Les fonctions de branchement de force de rendement d'un joint de robot conduit par deux cylindres hydrauliques dans tirer-tirent la configuration sont limitées par dB du ± 1.5 jusqu'à 20 hertz, examinés dans le mouvement libre et dans la contrainte rigide. L'excellent performence de commande de force de rendement (couple commun) implique l'équivalence dynamique entre un cylindre hydraulique et un whithin électrique-conduit de moteur la largeur de bande préspécifiée. Ceci laisse émuler un robot électrique-conduit par un robot hydraulique. En ligne : Wen-Hong.Zhu@space.gc.ca, Jean-Claude.Piedboeuf@space.gc.ca [article] Adaptive Output Force Trancking of Hydraulic Cylinders with Applications to Robot Manipulators = Force Adaptative Trancking de Rendement des Cylindres Hydrauliques avec des Applications aux Manipulateurs de Robot [texte imprimé] / Zhu, Wen-Hong, Auteur ; Piedboeuf, Jean-Claude, Auteur . - 206-217 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 127, N° 2 (Juin 2005) . - 206-217 p. Mots-clés : Cylindre  hydraulique  Commande  de  force  Frottement  Préssion  Rétroaction  Stabilité  asymptotique Index. décimale : 620.1/389 Résumé : An adaptive output force control scheme for hydraulic cylinders is proposed by using direct force measurement through loadcells. Due to the large and somewhat uncertain piston friction force, cylinder chamber pressure control with coulomb-viscous friction prediction may not be sufficient enough to achieve a precise output force control. In the proposed approach, the output force error resulting from direct measurement is used not only for feedback control, but also to update the parameters of an appropriate friction model which includes the coulomb-viscous friction force in sliding motion and the output force dependent friction force in presliding motion. The L₂ and L∞ stability is guaranteed for both the pressure force error and the output force error. Under bounded desired output force and its derivative, asymptotic stability of both the pressure force error and the output force error is also guaranteed. The experimental results demonstrate that a good pressure force control system does necessarily guarantee a good output force control, and that adaptive friction compensation is superior to fixed-parameter friction compensation. The output force control transfer functions of a robot joint driven by two hydraulic cylinders in pull-pull configuration are limited by ± 1.5 dB up to 20 Hz, tested in free motion and in rigid constraint. The excellent output force (joint torque) control performence implies the dynamic equivalency between a hydraulic cylinder and an electrically-driven motor whithin the prespecified bandwidth. This allows to emulate an electrically-driven robot by a hydraulic robot. On propose un arrangement adaptatif de commande de force de rendement pour les cylindres hydrauliques en employant la mesure directe de force par des loadcells. En raison de la grande et quelque peu incertaine force de frottement de piston, commande de pression de chambre de cylindre avec la prévision coulomb-visqueuse de frottement ne peut pas être assez suffisant pour réaliser une commande précise de force de rendement. Dans l'approche proposée, l'erreur de force de rendement résultant de la mesure directe est employée non seulement pour la commande de rétroaction, mais mettre à jour également les paramètres d'un modèle approprié de frottement qui inclut la force coulomb-visqueuse de frottement dans le mouvement coulissant et la force dépendante de frottement de force de rendement dans le mouvement presliding. Le L₂ et L∞ la stabilité est garantie pour l'erreur de force de pression et l'erreur de force de rendement. Sous la force désirée liée de rendement et son dérivé, la stabilité asymptotique de l'erreur de force de pression et de l'erreur de force de rendement est également garantie. Les résultats expérimentaux démontrent qu'un bon système de commande de force de pression garantit nécessairement une bonne commande de force de rendement, et que la compensation adaptative de frottement est supérieure à la compensation de frottement de fixe-paramètre. Les fonctions de branchement de force de rendement d'un joint de robot conduit par deux cylindres hydrauliques dans tirer-tirent la configuration sont limitées par dB du ± 1.5 jusqu'à 20 hertz, examinés dans le mouvement libre et dans la contrainte rigide. L'excellent performence de commande de force de rendement (couple commun) implique l'équivalence dynamique entre un cylindre hydraulique et un whithin électrique-conduit de moteur la largeur de bande préspécifiée. Ceci laisse émuler un robot électrique-conduit par un robot hydraulique. En ligne : Wen-Hong.Zhu@space.gc.ca, Jean-Claude.Piedboeuf@space.gc.ca