Hirsch, Markus (2013)
Auswahl und Entwurf eines Positionsreglers unter Berücksichtigung nichtlinearer Effekte für einen parallelkinematischen Mechanismus.
Technische Universität Darmstadt
Diplom- oder Magisterarbeit, Bibliographie
Kurzbeschreibung (Abstract)
Im Rahmen des DFG-geförderten Projekts FLEXMIN wird ein Teleoperationssystem für die Minimalinvasive Chirurgie entwickelt. Diese umfasst eine Bedienkonsole mit haptischem Nutzerinterface und ein am Patienten befindliches Robotersystem. Diese besteht aus einem Schaft, an dessen Ende sich zwei Manipulatoren in Form parallelkinematischer Mechanismen befinden. An der Spitze der Manipulatoren ist je ein Endeffektor montiert, dessen Positionierung präzise den Vorgaben des Chirurgen folgen soll. Basis der Arbeit ist ein in Simmechanics erstelltes kinematisches Modell eines Manipulators, das in seiner Struktur einem Tripod entspricht. Bisher wird in diesem Modell das Verhalten der Antriebe, welche eine translatorische Bewegung erzeugen sollen, nicht berücksichtigt. Im Rahmen der Arbeit sollen zunächst Modelle für verschiedene Linearantriebe, wie z.B. einen Spindelantrieb oder einen elektrodynamischen Lineardirektantrieb, erstellt werden. Innerhalb der Modelle sind besonders nichtlineare Effekte, die sich infolge von Umkehrspiel oder Reibung ergeben, zu berücksichtigen. Neben der Modellbildung sind geeignete Reglerstrukturen für den Aufbau einer Positionsregelung zu identifizieren und hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und der benötigten Rechenleistung zu bewerten. Nach der Auswahl einer Reglerstruktur soll diese in Matlab/Simulink abgebildet und die Regelparameter im Detail festgelegt und optimiert werden. Der Reglerentwurf soll für jedes der zuvor erstellten Antriebsmodelle erfolgen, so dass am Ende eine Aussage darüber erfolgen kann, wie gut die Antriebskonzepte für die Automatisierung der Parallelkinematik geeignet sind. Abschließend erfolgt die Portierung des Reglers auf ein echtzeitfähiges xPC-Target-System und die Erprobung anhand eines einachsigen experimentellen Aufbaus.
| Typ des Eintrags: | Diplom- oder Magisterarbeit |
|---|---|
| Erschienen: | 2013 |
| Autor(en): | Hirsch, Markus |
| Art des Eintrags: | Bibliographie |
| Titel: | Auswahl und Entwurf eines Positionsreglers unter Berücksichtigung nichtlinearer Effekte für einen parallelkinematischen Mechanismus |
| Sprache: | Deutsch |
| Referenten: | Schlaak, Prof. Helmut F. |
| Berater: | Schlaak, Prof. Helmut F. |
| Publikationsjahr: | 13 Mai 2013 |
| Kurzbeschreibung (Abstract): | Im Rahmen des DFG-geförderten Projekts FLEXMIN wird ein Teleoperationssystem für die Minimalinvasive Chirurgie entwickelt. Diese umfasst eine Bedienkonsole mit haptischem Nutzerinterface und ein am Patienten befindliches Robotersystem. Diese besteht aus einem Schaft, an dessen Ende sich zwei Manipulatoren in Form parallelkinematischer Mechanismen befinden. An der Spitze der Manipulatoren ist je ein Endeffektor montiert, dessen Positionierung präzise den Vorgaben des Chirurgen folgen soll. Basis der Arbeit ist ein in Simmechanics erstelltes kinematisches Modell eines Manipulators, das in seiner Struktur einem Tripod entspricht. Bisher wird in diesem Modell das Verhalten der Antriebe, welche eine translatorische Bewegung erzeugen sollen, nicht berücksichtigt. Im Rahmen der Arbeit sollen zunächst Modelle für verschiedene Linearantriebe, wie z.B. einen Spindelantrieb oder einen elektrodynamischen Lineardirektantrieb, erstellt werden. Innerhalb der Modelle sind besonders nichtlineare Effekte, die sich infolge von Umkehrspiel oder Reibung ergeben, zu berücksichtigen. Neben der Modellbildung sind geeignete Reglerstrukturen für den Aufbau einer Positionsregelung zu identifizieren und hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und der benötigten Rechenleistung zu bewerten. Nach der Auswahl einer Reglerstruktur soll diese in Matlab/Simulink abgebildet und die Regelparameter im Detail festgelegt und optimiert werden. Der Reglerentwurf soll für jedes der zuvor erstellten Antriebsmodelle erfolgen, so dass am Ende eine Aussage darüber erfolgen kann, wie gut die Antriebskonzepte für die Automatisierung der Parallelkinematik geeignet sind. Abschließend erfolgt die Portierung des Reglers auf ein echtzeitfähiges xPC-Target-System und die Erprobung anhand eines einachsigen experimentellen Aufbaus. |
| Freie Schlagworte: | Mikro- und Feinwerktechnik Elektromechanische Konstruktionen |
| ID-Nummer: | 17/24 EMKD 1815 |
| Zusätzliche Informationen: | EMK-spezifische Daten: Lagerort Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate. Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKB 1818 Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKD 1815 Diplomarbeit Art der Arbeit: Diplom- Studien-, Bachelor- oder Masterarbeit Beginn Datum: 14-11-2012 Ende Datum: 13-05-2013 |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen (aufgelöst 18.12.2018) 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme |
| Hinterlegungsdatum: | 11 Sep 2013 11:59 |
| Letzte Änderung: | 12 Sep 2013 11:27 |
| PPN: | |
| Referenten: | Schlaak, Prof. Helmut F. |
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