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Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbei ter im Institut fUr Automatisierungstechnik des Fachbereiches 1 (Elektrotechnik/Physik) der Universitat Bremen. Herrn Prof. Dr.-Ing. Giinter Ludyk danke ich fiir die grof3ziigige Unterstiitzung der Arbeit sowie fUr die Anregungen, mit denen er die Arbeit gefordert hat. Dank gebiihrt ihm auch fiir die Ubernahme des ersten Gutachtens. Herrn Prof. Dr.-Ing. Dobrivoje Popovic danke ich fiir die Erstellung des zweiten Gutachtens. Wesentliche Teile der vorliegenden Arbeit entstammen dem yom Bundesministerium fUr Forschung und Technologie (BMFT) geforderten Projekt TELMAN (TELeskoparm MANipulator in Leichtbauweise), das unter der Federfiihrung der Bremer Firma MBB ERNO Raumfahrttechnik durchgefiihrt wurde. Fiir die gute Kooperation und die viel faltigen fruchtbaren Diskussionen mochte ich stellvertretend Herrn Dr.-Ing. Stefan Graul danken. Ohne ihn und seine Kollegen wa.re die Arbeit nicht moglich gewesen. Allen Mitarbeitern des Instituts fUr Autmatisierungstechnik mochte ich fiir die vielen guten Diskussionen, fUr die gute Zusammenarbeit und fUr die freundschaftliche und hilfs bereite Atmospha.re danken. Mein besonderer Dank gilt den Herren Dr.-Ing. Hans-Werner Philippsen und Dr.-Ing. Peter Walerius fiir die langjahrige auf3erordentlich erfolgreiche ge meinsame Zeit an der Universitat Bremen. Fiir die vielen interessanten Diskussionen im Projekt TELMAN bin ich den Herren Dr.-Ing. Cecil Bruce-Boye und Dr.-Ing. Shuqiang Zong sehr dankbar.
List of contents
1 Einleitung.- 1.1 Problemstellung.- 1.2 Literaturübersicht.- 1.3 Ziel und Aufbau der Arbeit.- 1.4 Das Projekt TELMAN.- 2 Modellbildung.- 2.1 Koordinatensysteme.- 2.2 Kinetische Energie.- 2.3 Potentielle Energie.- 2.4 Äußere Kräfte.- 2.5 Diskretisierung der Biegungsfunktionen.- 2.6 Generalisierte Koordinaten.- 2.7 Lagrange-Auswertung.- 2.8 Antriebe und Meßeinrichtungen.- 2.9 Reibung.- 2.10 Simulation des Modells.- 3 Reglerentwurf.- 3.1 Regelungsziele.- 3.2 Regelungskonzept.- 3.3 Aktive Dämpfung.- 3.4 Systemanalyse.- 3.5 Formulierung des Entwurfsproblems.- 3.6 Entwurfsdurchführung.- 3.7 Reglerrealisierung.- 4 Versuchsergebnisse.- 5 Zusammenfassung.- 6 Literaturverzeichnis.- A Ableitung des Modells.- A.1 Vektorbeschreibung.- A.2 Geschwindigkeiten.- A.2.1 Rohr 1.- A.2.2 Körper 2.- A.2.3 Rohr 2.- A.2.4 Nutzlast.- A.2.5 Berechnung der Geschwindigkeitsquadrate.- A.3 Ableitung von Ansatzfunktionen.- A.3.1 Ableitung nach dem Ort.- A.3.2 Ableitung nach der Zeit.- A.3.3 Integrale der Ansatzfunktionen.- A.4.1 Translatorische Geschwindigkeit.- A.4.2 Rotatorische Geschwindigkeit.- A.4.3 Elastische Geschwindigkeiten.- A.4.4 Ableitung nach den Positionen.- A.4.5 Potentielle Energie.- A.5 Systembeschreibungen der Betriebsfälle.- A.6 Eigenwerte der Betriebsfälle.- B Vollständige modale Synthese.- B.1 Die Theorie.- B.2 Das Programmpaket VOMOSY.- C Programme.- C.1 Reglerentwurf.- C.2 Simulation.- C.3 Regelungsprogramm.- D.1 Roboter.- D.2 Antriebe.- D.3 Meßgeräte.- D.3.1 Inkrementalgeber.- D.3.2 Tachogenerator.- D.3.3 Dehnungsmeßgeber.- D.4 Prozeßrechner.- D.5 Technische Daten.- E Formelzeichen.
