Contrôle linéaire et non-linéaire d’un robot

Modélisation du servomoteur

Modélisation du système

Dans ce chapitre, les deux modèles linéaire et non-linéaire du montage seront développés. La méthode de modélisation utilisée dans ce travail est celle des modes supposés qui considère la déformation de la membrure sur toute sa longueur et que son poids est réparti linéairement tout le long du bras. Le développement de ces deux modèles sont bien détaillés dans ce chapitre.
Avant de développer les méthodes de modélisation, il est très important de faire une description du montage physique sur lequel va être réaliser les applications expérimentales.

Description du système

Le montage représenté dans la figure 1 est un bras flexible rotatif fabriqué par la compagnie Quanser. Il comporte une jauge qui est montée à la base du bras flexible en acier inoxydable mince. Cette jauge est calibrée pour détecter la déflection de l’extrémité. Le système est fabriqué pour être monté sur un montage Quanser SRV02, ce qm permet d’obtenir un bras flexible rotatif horizontal qui peut être utiliser pour appliquer les expériences de contrôle du bras flexible. Pour faire tourner le bras flexible dans le plan horizontal, un moteur à courant continu est utilisé. La sortie finale du système est un signal analogique proportionnel à la déviation du bras.
Ce montage expérimental est parfait pour modéliser un bras flexible qui sera utilisé dans des structures spatiales légères ou installé sur un robot rigide. Cette expérience est très utile pour l’étude de l’analyse des vibrations et de la résonance.
Les composants de la membrure flexible sont illustrés dans la Figure 2 et énumérés dans le Tableau 1 [https://www.rapport-gratuit.com].
Le composant numéro 1 est un servomoteur qui est alimenté par un signal parvenant
de la carte d’acquisition. Le deuxième composant est le module de flexgage qui transforme le signal de déformation envoyer par la jauge avant qu’il le renvoi à la carte d’acquisition par le port numéro 7. Le composant 3 est le bras flexible. Le quatrième composant est le capteur de jauge qui produit un signal analogique proportionnel à la déviation de l’extrémité. Le composant 5 est le circuit de la jauge.
Les composants 6 sont les vis qui attachent le bras flexible et le servomoteur sur les engrenages d’un réducteur de vitesse. Les composants 8 et 9 sont des potentiomètres qui servent à régler le bras avant de commencer la pratique.
Le servomoteur peut être monté en deux configuration, les figures (3.a) et (3.b) représentent ces deux configurations :

(a) La configuration “Low-Gear Ratio” est montée lors de la modélisation du moteur, le contrôle de la position et le contrôle de la vitesse et ceux avec ou sans charges.
(b) La configuration “High-Gear Ratio” est demandée lors de l’utilisation d’un module additionnel, c’est donc le cas du bras flexible.

Modélisation du servomoteur

Le montage expérimental est constitué de deux sous systèmes : un mécanique et un électrique. La modélisation du sous-système mécanique nous permet de décrire la déviation du bras et la dynamique de rotation de la base. Alors que le sous-système électrique implique la modélisation du servomoteur qui relie dynamiquement la tension appliquée à l’entrée du moteur au couple produite par ce dernier.Cette modélisation est réalisée strictement sur le servomoteur c’est-à-dire que seulement les paramètres de la base doivent être tenus en considération.

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Table des matières

Chapitre 1 : Introduction et revue de la littérature
1.1.Introduction
1.2. Revue de la littérature
1.2.1. Modélisation du système
1.2.2. Observateur d’états non mesurables
1.2.3. Contrôle
1.3. Problématique
1.4. Objectifs
1.5. Organisation
Chapitre 2: Modélisation du système
2.1. Description du système
2.2. Modélisation du servomoteur
2.3. Modélisation du bras flexible
2.3.1. Fonction de transfert
2.3.2. Zéros et pôles
2.4. Modèle non-linéaire
2.5. Conclusion
Chapitre 3 : Observateur à gain élevé
3.1. L’observateur à gain élevé
3.2. Conclusion
Chapitre 4: CONTRÔLEUR LINÉAIRE
4.1. Commande optimale (contrôle linéaire-quadratique)
4.2. Simulation
4.3. Expérimentation
4.4. Conclusion
Chapitre 5 : CONTRÔLEUR NON-LINÉAIRE
5.1. Commande par mode de glissement
5.2. Simulation
5.3. Expérimentation
5.4. Conclusion
CONCLUSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES

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