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使用反馈使球形机器人在振动基座上稳定旋转。 (英语) Zbl 07826442号

摘要:本文讨论了具有轴对称摆驱动的球形机器人在振动平面上滚动而不打滑的问题。本文的主要目的是研究利用反馈(附加控制动作)稳定摆的上垂直旋转。对于所选择的反馈类型,构造了摆的上垂直旋转的渐近稳定区域,并分析了可能的分岔。此外,还特别注意由于垂直旋转失去稳定性而产生的周期解的稳定性问题。

MSC公司:

70E50型 刚体动力学中的稳定性问题
70E60型 机器人动力学与刚体控制
70E18型 刚体与固体表面接触的运动
93D15号 通过反馈稳定系统
93天20分 控制理论中的渐近稳定性
93C85号 控制理论中的自动化系统(机器人等)
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 蔡斯,R。;潘迪亚,A.,《球形机器人主动机械驱动原理综述》,机器人学,1,1,3-23(2012)·doi:10.3390/robotics1010003
[2] Ylikorpi,T.,《摆式驱动球解耦模型机器人的移动性和运动建模:用于转向和越障》,赫尔辛基理工大学赫尔辛基分校博士论文,2017年,251页。
[3] Tafrishi,S.A。;斯维宁,M。;Esmaeilzadeh,E。;Yamamoto,M.,新型流体驱动球形滚动机器人的设计、建模和运动分析,ASME J.Mech。机器人。,11, 4 (2019) ·doi:10.1115/1.4043689
[4] Yu Karavaev。L.,《球形机器人:设计和功能的最新概述》,《俄罗斯非线性动力学杂志》。,18, 4, 699-740 (2022) ·Zbl 07743361号
[5] 伊万诺娃,T.B。;Pivovarova,E.N.,带有轴对称摆致动器的球形机器人动力学和控制,Nelin。迪南。,9, 3, 507-520 (2013) ·doi:10.20537/nd1303008
[6] 皮沃瓦罗娃,E.N。;Ivanova,T.B.,带摆球体滚动问题周期解的稳定性分析,维斯顿。乌德穆茨克。马特·梅赫大学。康普。Nauki,4146-155(2012)·Zbl 1299.70004号 ·doi:10.20537/vm120412
[7] 伊万诺娃,T.B。;基林,A.A。;Pivovarova,E.N.,摆式球形机器人在斜面上的受控运动,Dokl。物理。,63, 7, 302-306 (2018) ·doi:10.1134/S1028335818070091
[8] 鲁泽加,M。;Mahjoob,M.J.,非殖民摆驱动球形机器人在斜面上运动的建模和控制:仿真和实验结果,IET控制理论应用。,11, 4, 541-549 (2017) ·doi:10.1049/iet-cta.2016.0964
[9] Yu,T。;Sun,H。;贾,Q。;Zhang,Y。;赵伟,《球形机器人在斜面上的稳定与控制》,研究J.应用。科学。工程技术,5,6,2289-2296(2013)·doi:10.19026/rjaset.5.4785
[10] Yu,T。;Sun,H。;贾,Q。;赵伟,《球形机器人在斜面上滚动的路径跟踪控制》,传感器,21,5,42-47(2013)
[11] Svinin,M.、Bai,Y.和Yamamoto,M.,《摆动驱动球形滚动机器人的动力学模型和运动规划》,收录于Proc。2015 IEEE国际标准。机器人与自动化会议(ICRA),第656-661页·Zbl 1411.70021号
[12] Ylikorpi,T.、Forsman,P.和Halme,A.,《摆驱动球形机器人的动态障碍克服能力》,载于第17届IASTED Internat。Conf.“机器人应用”(RA’2014,瑞士苏黎世,2014年6月23日至25日),第329-338页。
[13] 鲍里索夫。;基林,A.A。;Yu Karavaev。法律。;Klekovkin,A.V.,使用反馈稳定球形机器人的运动,应用。数学。型号。,69583-592(2019)·Zbl 1443.70024号 ·doi:10.1016/j.apm.2019.01.008
[14] 基林,A.A。;Yu Karavaev。法律。;Ivanova,T.B。;Chugo博士。;Tokhi,M.O。;Silva,M.F。;Nakamura,T。;Goher,K.,球形机器人的滚动阻力模型和控制,CLAWAR 2021:机器人促进可持续未来,396-407(2022),Cham:Springer,Cham·doi:10.1007/978-3-030-86294-7_35
[15] Ivanova,T.B。;Yu Karavaev。法律。;Kilin,A.A.,具有滚动阻力的水平面上摆杆驱动球形机器人的控制,Arch。申请。机械。,92, 1, 137-150 (2022) ·doi:10.1007/s00419-021-02045-6
[16] Holmes,P.J.,《正弦振动台重复冲击动力学》,J.声音振动,84,2,173-189(1982)·Zbl 0518.73015号 ·doi:10.1016/S0022-460X(82)80002-3
[17] 罗,A.C。;Han,R.P.,带正弦波振动台的弹跳球动力学研究,非线性动力学。,10, 1, 1-18 (1996) ·doi:10.1007/BF00114795
[18] Munitsyn,L.V.,振动基础上圆柱形表面刚体的振动,机械。固体,52,6,675-685(2017)·doi:10.3103/S0025654417060073
[19] Udwadia,F.E。;Di Massa,G.,《球面在运动表面上的滚动:约束运动基本方程的应用》,模拟。模型。实践。理论,19,4,1118-1138(2011)·doi:10.1016/j.simpat.2011.01.004
[20] 基林,A.A。;Pivovarova,E.N.,Chaplygin球体在振动平面上滚动的非自治问题中的特殊可积情形,Regul。混沌动力学。,26, 6, 775-786 (2021) ·Zbl 1490.37079号 ·doi:10.1134/S1560354721060149
[21] 鲍里索夫。;Ivanov,A.P.,《振动基座上Tippe陀螺的动力学》,Regul。混乱的Dyn。,25, 6, 707-715 (2020) ·Zbl 1475.70007号 ·doi:10.1134/S1560354720060131
[22] 基林,A.A。;Pivovarova,E.N.,振动平面上球面顶部滚动问题的不可积性,Vestn。乌德穆尔茨克。马特·梅赫大学。康普。Nauki,30,4,628-644(2020年)·Zbl 1479.70017号 ·doi:10.35634/vm200407
[23] 鲍里索夫。;Ivanov,A.P.,振动基座上的顶部:非完整力学的新可积问题,规则。混沌动力学。,27, 1, 2-10 (2022) ·Zbl 1513.70012号 ·doi:10.1134/S1560354722010026
[24] 基林,A.A。;Pivovarova,E.N.,《球形机器人在振动平面上滚动的运动控制》,应用。数学。型号。,109, 492-508 (2022) ·Zbl 1505.70028号 ·doi:10.1016/j.apm.2022.05.002
[25] 巴塔查吉,S.,《带振动枢轴的重对称顶部共振》,《欧洲物理学》。J.Plus,128,2(2013)·doi:10.1140/epjp/i2013-13017-1
[26] Citro,R。;Dalla Torre,E.G。;达莱斯奥,L。;Polkovnikov,A。;巴巴迪,M。;Oka,T。;Demler,E.,多体卡皮察摆的动力学稳定性,《物理学年鉴》,360,694-710(2015)·Zbl 1360.81340号 ·doi:10.1016/j.aop.2015.03.027
[27] Kapitza,P.L.,《带振动悬架的摆》,美国。菲兹。诺克,44,1726-737(1965)
[28] Kapitza,P.L.,摆悬点振动时的动态稳定性,Zh。艾克斯普。特奥。Fiz.公司。,21, 5, 714-725 (1965)
[29] Kholostova,O.V.,《振动悬浮固体动力学问题》(2016),Izhevsk:R&C动力学,Izhewsk计算机科学研究所
[30] Markeev,A.P.,《带振动悬挂点的重型动力对称刚体的运动》,机械。固体,47,4,373-379(2012)·doi:10.3103/S0025654412040012
[31] 巴丁,B.S。;Markeyev,A.P.,悬挂点垂直振动摆平衡的稳定性,J.Appl。数学。机械。,59, 6, 879-886 (1995) ·Zbl 0900.70281号 ·doi:10.1016/0021-8928(95)00121-2
[32] 努涅斯,D。;托雷斯,P.J.,《垂直振动稳定》,数学。方法应用。科学。,3211118-1128(2009年)·Zbl 1176.34073号 ·doi:10.1002/mma.1082
[33] Sheheitli,H.,关于高频激励下陀螺的动力学:P.1。垂直简谐振动下的支点,非线性动力学。,90, 2, 765-779 (2017) ·doi:10.1007/s11071-017-3609-8
[34] 基林,A.A。;Pivovarova,E.N.,《振动基座上球形机器人稳定旋转的稳定性和稳定性》,Regul。混乱。动态。,25, 6, 729-752 (2020) ·Zbl 1475.70005号 ·doi:10.1134/S1560354720060155
[35] McLachlan,N.W.,《工程和物理科学中的普通非线性微分方程》(1956),纽约:牛津大学出版社,纽约·Zbl 0037.18901号
[36] 斯蒂芬森,A.,关于一种新型动力稳定性,Mem。程序。曼奇。升。菲洛斯。《社会学杂志》,52(1908)
[37] 科瓦西奇,I。;Rand,R.和Sah,S.M.,马修方程及其推广:稳定性图表及其特征概述,应用。机械。第70版,第2版(2018年)·数字对象标识代码:10.1115/1.4039144
[38] Ivanova,T.B。;基林,A.A。;Pivovarova,E.N.,《反馈球形机器人的受控运动》:1,J.Dyn。控制系统。,24, 3, 497-510 (2018) ·Zbl 1393.70025号 ·doi:10.1007/s10883-017-9387-2
[39] Ivanova,T.B。;基林,A.A。;Pivovarova,E.N.,带反馈的球形机器人的受控运动:2,J.Dyn。控制系统。,25, 1, 1-16 (2019) ·Zbl 1441.70007号 ·doi:10.1007/s10883-017-9390-7
[40] Butikov,E.I.,马修方程Ince-Strutt图中稳定区域的分析表达式,美国物理杂志。,86, 4, 257-267 (2018) ·doi:10.119/1.5021895
[41] Gunderson,H。;Rigas,H。;VanVleck,F.S.,《确定阻尼Mathieu方程稳定区域的技术》,SIAM J.Appl。数学。,26, 2, 345-349 (1974) ·Zbl 0302.34061号 ·数字对象标识代码:10.1137/0126032
[42] Pradeep,S。;Shrivastava,S.K.,关于阻尼Mathieu方程的稳定性,Mech。Res.Comm.,15,6,353-359(1988)·Zbl 0683.34029号 ·doi:10.1016/0093-6413(88)90043-2
[43] Rand,R.H.,非线性振动讲稿,https://hdl.handle.net/1813/28989 (2005).
[44] Chaplygin,S.A.,《关于面积定理的某些推广及其在滚球问题中的应用》,《文集》,1-32(1948),莫斯科:Gostekhizdat,莫斯科
[45] 鲍里索夫。;Mamaev,I.S.,两个非基因组可积问题,追溯到Chaplygin,Regul。混沌动力学。,17, 2, 191-198 (2012) ·Zbl 1252.76056号 ·doi:10.1134/S1560354712020074
[46] 比齐亚耶夫,I.A。;鲍里索夫。;Mamaev,I.S.,《由球壳和内部运动刚体组成的非完整系统动力学》,Regul。混乱的Dyn。,19, 2, 198-213 (2014) ·Zbl 1308.7003号 ·doi:10.1134/S156035471402004X
[47] Kholostova,O.V.,《带振动悬挂点的“休眠”拉格朗日顶部的稳定性》,J.Appl。数学。机械。,64, 5, 821-831 (2000) ·兹比尔1007.70016 ·doi:10.1016/S0021-8928(00)00110-6
[48] 雅库波维奇,V.A。;Starzhinskii,V.M.,《周期系数线性微分方程:第2卷》。(1975),纽约:威利,纽约·Zbl 0308.34001号
[49] Markeev,A.P.,《与刚性表面相邻的物体动力学》(2014),伊扎夫斯克:计算机科学研究所R&C动力学
[50] 阿诺德,V.I。;Afrajmovich,V.S。;Yu,Il'yashenko。美国。;Shil’nikov,L.P.,《分岔理论和突变理论》(1999),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1038.37500号
[51] Insperger,T。;Stépán,G.,《时滞系统的半离散化:稳定性和工程应用》(2011),纽约:Springer,纽约·Zbl 1245.93004号
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