Dynamic inversion and optimal tracking control on the ball-plate system based on a linearized nonholonomic multibody model
Julkaisuvuosi
2024
Tekijät
Garcia-Agundez Blanco Alfonso; Saccon Alessandro; Garcia-Vallejo Daniel; Freire Emilio
Tiivistelmä
This paper addresses the optimal control of the ball-plate system, a well-known nonholonomic system in the context of nonprehensile manipulation, using a multibody dynamics approach. The trajectory tracking control of a steady-state circular motion of the ball on the plate, for any radius and potentially off-centric with respect to the plate’s pivoting point, is achieved by designing a Linear-Quadratic Regulator. A spatial multibody model of the ball-plate system is considered. A key contribution is the analytical computation of the circular steady motion of the ball by dynamic inversion, including the control actions to achieve this reference solution. This enables the analytical computation of the linearized equations along this reference motion, resulting in a periodic linear time-varying (LTV) system, and the application of linear controllability criteria for LTV systems. A controllable linear system, involving the Cartesian coordinates of the contact point and the yaw angle of the sphere, is obtained using a convenient coordinate partition in the linearization. Compared to existing results on the same problem, closed-loop stability about the desired trajectory is achieved for any radius of the circular trajectory.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Lappeenrannan–Lahden teknillinen yliopisto LUT
Garcia-Agundez Blanco Alfonso
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Ei
Muut tiedot
Tieteenalat
Kone- ja valmistustekniikka
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1016/j.mechmachtheory.2024.105795
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä