Commande robuste de robots plans à câbles en tenant compte des déformations des câbles

Robust control of planar cable robot with considering the flexibility of cables

• Auteur / Autrice : Rima Saadaoui
• Direction : Edouard Laroche, Gabriela Iuliana Bara
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et Robotique
• Date : Soutenance le 27/06/2023
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur- de l'informatique et de l'imagerie / ICUBE
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Boyer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Courteille, Olivier Piccin, Hassan Omran
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laura Menini, Michel Zasadzinski

Mots clés

Mots clés contrôlés

Câbles

Commande robuste

Robotique

Robots -- Systèmes de commande

Mots clés libres

Robot parallèle à câbles

Câble flexible

Approche par modes supposés

Commande H∞

Commande robuste

Modèle algébro-différentiel

Modèle différentiel ordinaire

Parallel cable robots

Flexible cable

Assumed-mode approach

H∞ synthesis

Robust control

Algebraic-differential model

Ordinary differential model

Résumé

Au cours des dernières décennies, les robots parallèles à câbles ont suscité un vif intérêt pour l’industrie et la recherche scientifique. Ces robots combinent les propriétés mécaniques des mécanismes parallèles et aussi des câbles, ce qui les rend parfaitement adaptés à plusieurs applications. Les câbles présentent généralement un phénomène de déformation lors de mouvement générant des vibrations qui perturbent le positionnement d’effecteur.Tout d'abord, nous avons revisité la modalisation dynamique des robots à câbles flexibles qui mène à un modèle algebro-différentielle où la flexibilité des câbles a été modélisée par la méthode des modes supposes. Ce modèle non-linéaire a été transformé en un modèle différentiel ordinaire dans le but d'obtenir après sa linéarisation un modèle commandable et observable adapté à la synthèse H∞. Ensuite, un correcteur H∞ robuste a été synthétisé pour commander les tensions des câbles et la suivie de trajectoire de la plate-forme. Une validation en simulation de la loi de commande sur un robot parallèle à quatre câbles a été effectuée. Cette étape a été précédée par une évaluation du modèle géométrique à partir d'images vidéos acquises sur le prototype de robot plan INCA.

Over the past decades, cable-driven parallel robots have evoked great interest in industry and scientific research. These robots combine the mechanical properties of parallel mechanisms and cables, which makes them perfectly suitable for several applications. During the movement, the cables show transverse vibration, which causes inaccuracy in the positioning of the platform.First, we revisited the dynamic modeling of the flexible cable robot, which leads to a differential algebraic equation model where the flexibility of the cables was modeled using the assumed-modes approach. This model has been transformed into a non-linear ordinary differential equation model to obtain a controllable and observable model after its linearization. Then, an H∞ controller was synthesized to control the cable tensions and the trajectory tracking of the platform. Simulation validation of the control law on a parallel robot with four cables was performed, and an evaluation of the geometric model from video images acquired on the INCA prototype.