Wie entscheide ich die Größe der Zeitschritte zwischen Erfassung und Steuerbetätigung?

Mein hintergrund:

Meine Erfahrung liegt in der Festkörpermechanik und FEA. Ich habe also keine Erfahrung in Robotik / Steuerung.

Problembeschreibung

Ich entwickle eine Steuerungsstrategie, um ein kompliziertes 6-beiniges dynamisches System zu stabilisieren. Die Drehmomente Ti von den Gelenken jedes Beins werden verwendet, um ein Nettomoment M am Körper zu erzeugen , das das System stabilisiert. Dieser Moment M ist aus der vorgegebenen Regelstrategie bekannt. (Randnotiz: Der dynamische Löser ist vom nichtlinearen Berechnungstyp.)

Aufgrund meines fehlenden Hintergrunds habe ich eine grundlegende Verwechslung mit dem dynamischen System. Ich möchte Gelenkmomente Ti verwenden , um dieses bekannte Nettomoment M am Körper zu erzeugen . Dieser Moment M ist eine Funktion der

1. aktuelle Positionen / Winkel aller Beinabschnitte
2. Reaktionskräfte und Momente (die nicht kontrolliert werden können) jedes Beins
3. steuerbare Gelenkmomente Ti jedes Beines
4. Zeit

$(*)$ Zu einem bestimmten Zeitpunkt t:$(n-1)\Delta$

- Aus der Regelstrategie wird das gewünschte Nettomoment M berechnet / bekannt

- Zu diesem Zeitpunkt kann man die Positionen, Winkel, Reaktionskräfte und Reaktionsmomente der Beine (z. B. von gut platzierten Sensoren) ablesen / erfassen ( t. $t = (n-1)\Delta$

- Aus diesen Informationen ergibt die Vektoralgebra leicht die gewünschten Gelenkmomente Ti, die zur Erzeugung des Nettomoments M erforderlich sind

$(**)$ Zum Zeitpunkt t:$(n)\Delta$

--one wendet die zuvor bestimmten Gelenkmomente Ti (bestimmt bei t) an, um das gewünschte Moment M zu erzeugen$t=(n-1)\Delta$

- Natürlich werden diese Drehmomente Ti im sofortigen Zeitschritt angelegt, da sie nicht sofort angelegt werden können

Genau hier besteht also meine grundsätzliche Verwirrung. Die Drehmomente Ti wurden in basierend auf Daten von Winkeln / Positionen / Reaktionen in mit dem Ziel berechnet , das Moment M zu erzeugen . Diese Drehmomente Ti werden jedoch in angewendet , wo die Daten (Winkel / Positionen / Reaktionen) jetzt unterschiedlich sind - daher kann das gewünschte Nettomoment M niemals erzeugt werden (es sei denn, Sie wenden zum momentanen Zeitpunkt der Erfassung eine magische Betätigung an ). Verstehe ich das Steuerungsproblem richtig? $(*)$$(*)$$(**)$

Fragen

1. Verstehe ich das Robotikproblem richtig? Was sind die Begriffe und Strategien rund um dieses Dilemma?
2. Natürlich könnte ich die Zeitschritte zwischen der Erfassung und der Betätigung so gestalten, dass sie unendlich klein sind, aber das wäre unrealistisch / unehrlich. Was ist das Gleichgewicht zwischen einem realistischen Zeitschritt, der aber auch die Aufgabe gut erfüllt?

In Bezug auf Punkt 1 verstehen Sie das Problem richtig.

In Bezug auf die Punkte 1 und 2 glaube ich, dass Sie nach der Nyquist-Shannon-Stichprobentheorie suchen . Diese Theorie besagt, dass Ihre Abtastfrequenz größer sein sollte als das Zweifache Ihrer "höchsten interessierenden Frequenz". Dies soll Aliasing verhindern, bei dem Sie ein Hochfrequenzsignal fälschlicherweise als Niederfrequenz messen können.

Das Bild oben stammt aus Wikipedia. Sie haben also Ihren Roboter mit all seinen Gelenken und Gliedmaßen und so - wie schnell können sich diese Gliedmaßen bewegen? Ihre Momente und Drehmomente verursachen alle Beschleunigungen an den Gelenken; Was ist die höchste Drehzahl an einem Gelenk? Oder anders ausgedrückt: Was ist der Höhepunkt, den Sie erwarten würden, und wie lange würde er angewendet werden? Daraus können Sie auch eine Geschwindigkeit berechnen.

Sie möchten Ihre Gelenke schnell genug testen, um die volle Dynamik des Systems erfassen zu können. Das ist die Abtastschwelle (Minimum!), Die ich für mein eigenes Robotikprojekt zur Erfassung festlegen würde . Für Kontrolle , die meisten , seriösen , Quellen , sagen 5-10 mal die Frequenz von Interesse.

Ihre Spitzenbeschleunigungen aufgrund Ihrer Spitzendrehmomente und -momente werden durch die Masse (Trägheitsmoment) Ihrer Gliedmaßen begrenzt. Die Gliedmaßen, die Ihre Beschleunigungen begrenzen, fungieren auch als Tiefpassfilter, um das System zwischen den Proben relativ konstant zu halten, sodass die Tatsache, dass Sie um eine Probe versetzt sind, nicht allzu wichtig sein sollte.

Hoffe das hilft!