WO2013041069A1 - Control network and method for passivating a control network - Google Patents

Control network and method for passivating a control network Download PDF

Info

Publication number
WO2013041069A1
WO2013041069A1 PCT/DE2012/000739 DE2012000739W WO2013041069A1 WO 2013041069 A1 WO2013041069 A1 WO 2013041069A1 DE 2012000739 W DE2012000739 W DE 2012000739W WO 2013041069 A1 WO2013041069 A1 WO 2013041069A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
variable
communication channel
passivity
passivity controller
response
Prior art date
Application number
PCT/DE2012/000739
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jordi ARTIGAS ESCLUSA
Jee-Hwan Ryu
Original Assignee
Deutsches Zentrum Für Luft- Und Raumfahrt E.V. (Dlr E.V.)
Korea University Of Technology And Education
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum Für Luft- Und Raumfahrt E.V. (Dlr E.V.), Korea University Of Technology And Education filed Critical Deutsches Zentrum Für Luft- Und Raumfahrt E.V. (Dlr E.V.)
Priority to KR1020147011260A priority Critical patent/KR101991379B1/en
Priority to EP12783082.6A priority patent/EP2758214A1/en
Publication of WO2013041069A1 publication Critical patent/WO2013041069A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1679Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1689Teleoperation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1628Programme controls characterised by the control loop
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/021Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a variable is automatically adjusted to optimise the performance
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user

Definitions

  • the invention relates to a control network comprising a master system, and a slave system connected to the master system via a bi-directional communication channel, the communication channel having a time-varying transmission delay. Furthermore, the invention relates to a method for passivation of a
  • control networks Known as “telepresence systems” or “virtual reality systems”. Based on such control networks, an operator may, for example, interact with a remote real or simulated / virtual environment by manually manipulating an input means (eg, a joystick) of the master system. Control signals, in particular position and / or speed signals and / or force signals, are detected by the input means, and to a remote slave system, for example with a
  • Robot manipulator sent.
  • the slave system interacts with the real / virtual environment of the slave system, for example, by moving a real / virtual object based on the received control signals in the real / virtual environment.
  • the slave system sends (feedback) response signals to the master system, which in particular indicate mechanical forces with which the environment acting on the slave system.
  • These response signals are i.a. the input means, which conveys these forces to the operator by generating the response signals corresponding counter forces in an input of the operator.
  • time-variable transmission delays occur in particular in the case of communication over long distances (for example in the case of satellite links, radio links), in communications in / via media with slow signal propagation speeds (for example in the case of
  • US 6,144,884 A is based on the so-called "wave variables" approach, and proposes an energy filter coupled to the bidirectional communication channel that limits the total energy generated by the communication channel itself.
  • the technical teaching is explained in US 6,144,884 A by means of a network with a position / speed-force architecture.
  • US Pat. No. 7,027,965B2 is based on the passivation of the network, known as "Time Domain Passivity Control” or “TDPC”.
  • the so-called “Passivity Observer” determines the positive or negative amount of energy that is dissipated or generated by the master system or the slave system, or by a so-called “passivity controller” Observer "a net energy generation, ie a negative energy contribution was determined, a damping determined and applied, which corresponds to the generated net energy.
  • This passivation of the control network, ie the communication channel takes place in the net energy based on the time variable
  • the object of the invention is to provide a control network and a method for passivation of just such a control network, with which in particular affected by the above-described causality ambiguity networks are passivated.
  • the device according to the invention is solved with a control network comprising a master system, and a slave system connected to the master system via a bi-directional communication channel, wherein the
  • the master system, the slave system is the first passivity controller and the second passivity controller are embodied and set up such that a control variable x m (t) for controlling the slave system can be generated by the master system and transmitted to the second passivity controller, wherein the control variable x m (t) due to the transmission delay T A is received in the communication channel as a control variable Xm (tT A ) from the second passivity controller, and wherein the control variable Xm (tT A ) is controlled by the second passivity controller and as a controlled control variable x sd (t) is transmitted to the slave system, through the slave system based on the controllable control variable Xsd (t) a response variable f sb (t) can be calculated or a
  • Response variable f sg (t) can be measured and transmitted to the first passivity controller, wherein the response size f S b (t) or f sg (t) due to the transmission delay T B in
  • Passive controller is received, and wherein the response size f s b (tT B ) or f sg (tT B ) is regulated by the first passivity controller and as a controlled response variable f md (t) is transmitted to the master system, by the slave system for controlling the master system on the basis of a slave system state at the time t, a control variable x s (t) can be generated and communicated to the first passivity controller, wherein the control variable x s (t) due to the transmission delay T B in the communication channel as the control variable Xs ( tT B ) is received by the first passivity controller, and wherein the control variable x s (tT B ) is controllable by the first passivity controller and can be transmitted as a controlled control quantity Xmd (t) to the master system, and by the master system on the basis of controllable control variable x md (t) a response variable f mb (t) can be calculated or a
  • Response variable f mg (t) is measurable and can be transmitted to the second passivity controller, wherein the response variable f mb (t) or f mg (t) due to the transmission delay T A in
  • Passive controller is received, and wherein the response variable f mb (tT A ) or f mg (tT A ) is controlled by the second passivity controller and as a controlled response variable f sd (t) is transmitted to the slave system.
  • the control network according to the invention is further characterized in that by the first passivity controller 104 based on one of the pairs: x s (tT B ) and f mb (t), or Xs (tT B ) and f mg (t), or Xm (t) and f sb (tT B ), or x m (t) and f sg (tT B ) an energy quantity E ⁇ t) can be determined by the second passivity controller 105 based on one of the pairs: x s (t) and fmb (tT A ), or x s (t) and f mg (tT A ), or x m (tT A ) and f sb (t), or Xm (tT A ) and f sg (t) have an energy quantity E 2 (t) can be determined and transmitted via the communication channel 103 to the first passivity controller 104, wherein the energy quantity E 2 (t) due to
  • Transmission delay T B is received in the communication channel 103 as the energy quantity E 2 (tT B ) from the first passivity controller 104, by the first passivity controller the Control variable x md (t) and / or the response variable f md (t) can be determined in such a way that the following applies: for all times t.
  • the control network according to the invention is further characterized in that by the second passivity controller based on one of the pairs: x s (t) and f m b (tT A ), or x s (t) and f mg (tT A ), or x m (tT A ) and f sb (t), or x m (tT A ) and f sg (t) an energy quantity E 3 (t) can be determined by the first passivity controller based on one of the pairs: x s ( tT B ) and fmb (t), or x s (tT B ) and f mg (t), or x m (t) and f s b (tT A ), or x m (t) and fsg (tT A ) an energy quantity E 4 (t) can be determined and transmitted via the communication channel to the second passivity controller, wherein the energy quantity E 4 (t) due to
  • Transmission delay T A is received in the communication channel as energy quantity E 4 (tT A ) from the second passivity controller, and by the second passivity controller, the control variable x sd (t) and / or the response variable f md (t) can be determined such that for all times t.
  • the pairs include:
  • conjugate sizes are present sizes, between which a unique relationship, ie in particular no
  • the control network thus comprises at least a master system, a slave system and a communication channel which connects the master system to the slave system for signal or data communication, and a first and a second passivity controller, by means of which the passivation of the control Network takes place.
  • the aforementioned terms “master system”, “slave system”, “communication channel”, and “passivity controller” are each broadly understood.
  • the master system typically includes a mechanical / haptic input means (eg, a joystick), and a master controller.
  • the communication channel is in particular a line-bound connection (eg cable, internet connection, etc.) or a line-unbound connection (radio connection, data transmission on optical or acoustic basis) between the master system and the slave system.
  • the slave system typically includes a slave controller and a mechanism of action, such as a real or virtual robot (robotic arm, etc.) connected to a
  • the slave system state at time t is a state parameter indicating the state of the action mechanism, for example, a position / velocity / force, etc. of the real / virtual robot.
  • the passivity controllers can each comprise a "passivity observer” and a “passivity controller” based on the known “time domain passivity control” approach, although other passivity controller designs known to the person skilled in the art are also possible which fulfill the features and functions according to the invention.
  • calculated response quantities are typically calculated deterministically in a controller of the master system or of the slave system, while measured response quantities are an interaction of the master system with a master system
  • Passivate network architectures in particular the following network architectures:
  • the control network can be a telepresence system or a "virtual reality" system, in the first case an interaction between an operator (at the master system) and a remote real environment and in the second case an interaction between the operator and a virtual environment he follows.
  • control network is characterized in that the control variables x m (t), X m (t A ), X sd (t), x s (t), x s (t B ), and x md ( t) flow quantities, in particular first time derivatives of calculated or measured positions or calculated or measured speeds
  • f sb (t), f S b (tT B) fmd, (t), f sg (t), f sg (tT B), fmb (t), fmb (t T A), W , f mg (t), and f mg (tT A ) are potential quantities, or "effort", in particular calculated or measured mechanical forces.
  • control network according to the invention makes it possible, in particular, to passivate the network architectures listed in Table 1, which have a "yes” in the column “Affected by the causality ambiguity", which was not possible in the control networks known hitherto.
  • Transmission delay T B T B (t) from the slave system in the direction of the master system, between the master system and the communication channel, a first passivity controller and between the communication channel and the slave system, a second passivity controller is connected.
  • the inventive method comprises the following method steps: generating a control variable Xm (t) for controlling the slave system by the master system and transmitting the control variable x m (t) to the second passivity controller, wherein the
  • Control variable x m (t) due to the transmission delay T A in the communication channel as the control variable x m (tT A ) is received from the second passivity controller, and wherein the control variable x m (tT A ) is controlled by the second passivity controller and as a controlled control variable x sd (t) is transmitted to the slave system,
  • Answer size f sb (t) or f sg (t) to the first passivity controller wherein the response size f sb (t) or f sg (t) due to the transmission delay T B in the communication channel as a response size f sb (tT B ) or f sg ( tT B ) is received by the first passivity controller, and wherein the response variable f sb (tT B ) or f sg (tT B ) is controlled by the first passivity controller and transmitted as a controlled response variable f md (t) to the master system based on a slave system state at time t generating a control variable x s (t) by the salvo system and transmitting the control variable x s (t) to the first passivity controller, wherein the control variable x s (t) due to the transmission delay T B in
  • Communication channel is received as a control variable x s (tT B ) from the first passivity controller, and wherein the control variable x s (tT B ) is controlled by the first passivity controller and is transmitted as a controlled control variable Xmd (t) to the master system, and based on the controlled control variable x m d (t) calculating a response variable f mb (t) or measuring a response variable f mg (t) by the master system and transmitting the response variable f mb (t) or f mg (t) to the second passivity controller, wherein the response quantity f mb (t) or f mg (t) is received by the second passivity controller as a response variable fmb (tT A ) or f mg (tT A ) due to the transmission delay TA, and wherein the response variable f m b (tT A ) or f mg (tT A ) is controlled by the second passivity controller and transmitted as a controlled response variable f
  • the method according to the invention comprises the method steps: based on one of the pairs: x s (tT B ) and f mb (t), or x s (tT B ) and f mg (t), or x m (t) and f sb (tT B ), or x m (t) and fsg (tT B ), determine an energy quantity E ⁇ t) by the first passivity controller, based on one of the pairs: x s (t) and f mb (tT A ), or x s (t) and f mg (tT A ), or x m (tT A ) and f sb (t), or x m (tT A ) and f sg (t) determine an energy quantity E 2 (t) by the second
  • the method according to the invention comprises the method steps: based on one of the pairs: x s (t) and f mb (tT A ), or x s (t) and f mg (tT A ), or x m (tT A ) and f sb (t), or x m (tT A ) and f sg (t) determining an energy quantity E 3 (t) by the second passivity controller based on one of the pairs: x s (tT B ) and f mb (t), or x s (tT B ) and f mg (t), or x m (t) and f sb (t-T A ), or x m (t) and f sg (tT A ) determining an energy quantity E 4 (t ) by the first
  • the inventive method allows in particular one of the
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a control network according to the invention with a position-force (measured) architecture, comprising a master system 101, and a slave system 102 connected to the master system 101 via a bi-directional communication channel 103 wherein the communication channel 103 has a time-varying transmission delay T A from the master system 101 towards the slave system 102 and a time-varying transmission delay T B from the slave system 102 toward the master system 101, between the master system 101 and the master Communication channel 103, a first passivity controller 104 and between the Communication channel 103 and the slave system 102, a second passivity controller 105 is connected.
  • the master system 101, the slave system 102, the first passivity controller 104 and the second passivity controller 105 are embodied and set up in this exemplary embodiment such that a position control variable x m (t) for controlling the slave is provided by the master system 101 System 102 and can be transmitted to the second passivity controller 105, wherein the control variable x m (t) due to the transmission delay T A in the communication channel 103 as a control variable x m (tT A ) is received by the second passivity controller 105, and wherein the control variable x m (tT A ) through the second
  • Pass foundedsregler 105 is controllable and as a controlled control variable x sd (t) to the slave system (102) can be transmitted, and by the slave system 102 based on the controllable control variable x sd (t) a force response variable f sg (t) measurable and can be communicated to the first passivity controller 104, wherein the response variable f sg (t) is received by the first passivity controller 104 as a response variable f sg (tT B ) due to the transmission delay T B in the communication channel 103, and wherein the response variable f sg (tT B ) is controllable by the first passivity controller 104 and can be transmitted as a controlled response variable f md (t) to the master system (101).
  • the present embodiment is characterized in that by the first passivity controller 104 on the basis of the conjugate pair: Xm (t) and f sg (tT B ), an energy quantity E ⁇ t) can be determined, and by the second passivity controller 105 based of the conjugate pair: x m (tT A ) and f sg (t) an energy quantity E 2 (t) can be determined and transmitted via the communication channel 103 to the first passivity controller 104, wherein the energy quantity E 2 (t) due to the transmission delay T B in the
  • Communication channel (103) is received as the energy quantity E 2 (tT B ) from the first passivity controller 104, and by the first passivity controller 104, the control variable Xmd (t) and / or the response variable f md (t) can be determined such that E 2 (tT B ) - E ⁇ t) 0 for all times t.
  • an energy quantity E 3 (t) can be determined by the second passivity controller 105 on the basis of the conjugate pair: x m (tT A ) and f sb (t), and by the first passivity controller 104 Base of one of the pairs: x m (t) and f s b (tT B ) an energy quantity E 4 (t) can be determined and transmitted via the communication channel 103 to the second passivity controller 105, wherein the energy quantity E 4 (t) due to the transmission delay T A in the communication channel 103 is received as the energy quantity E 4 (tT A ) from the second passivity controller 105, and the control variable x sd (t) and / or the response variable t) can be determined by the second passivity controller 105 such that the following applies: for all times t.
  • Passellessregler each include a "passivity upper server” and a “passivity controller”, which can be dissipated by the latter energy.
  • the passivation of the control network, in particular of the communication channel 103, thus takes place in the present embodiment on the basis of the known "Time Domain Passivity Control" approach.
  • the energy E N (t) stored in the communication channel 103 results in:
  • E M (t) and E s (t) are the port energies at the left and right side of the
  • the port energies can each be the sum of an energy: E "(t), which flows into the communication channel 103 and an energy: E" (t), from the
  • the passivity condition for the control network results in:
  • Equation (6) can not be applied directly because the energies E M (t) and E S (t) does not exist to the same time due to the transmission delay.
  • equation (6) can be formulated as follows:
  • Equation (6) The passivity condition (Equation (6)) is satisfied as long as E M2S and E S2M are greater than or equal to 0. However, E M2S and E S2M are also not observable simultaneously due to the transmission delay.
  • the energies E 1 (t), E 2 (t), E 3 (t), E 4 (t) are calculated such that they are always positive and monotonically increasing.
  • the passivity condition including the transmission delay is present:
  • Attenuation factor ⁇ chosen such that the amount of the net energy gain is dissipated.
  • the setpoint speed for the slave system 102 results in: With:
  • the dissipated energy of the right passivity controller 105 results in:
  • the dissipated energy of the left passivity controller 104 is analogous to:

Abstract

The invention relates to a control network comprising a master system (101) and a slave system (102) connected to the master system (101) via a bidirectional communication channel (103), wherein a first passivity controller (104) is connected between the master system (101) and the communication channel (103) and a second passivity controller (105) is connected between the communication channel (103) and the slave system (102). The communication channel (103) has time-variable transmission delays. The control network according to the invention avoids causality ambiguities and thereby enables the control network to be passivated in widely different network architectures.

Description

Kontroll-Netzwerk und Verfahren zur Passivierung eines Kontroll-Netzwerks  Control network and process for passivation of a control network
Die Erfindung betrifft ein Kontroll-Netzwerk umfassend ein Master-System, und ein über einen bi-direktionalen Kommunikationskanal mit dem Master-System verbundenes Slave- System, wobei der Kommunikationskanal eine zeitvariable Übertragungsverzögerung aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Passivierung eines The invention relates to a control network comprising a master system, and a slave system connected to the master system via a bi-directional communication channel, the communication channel having a time-varying transmission delay. Furthermore, the invention relates to a method for passivation of a
ebensolchen Kontroll-Netzwerks. just such a control network.
Derartige Kontroll-Netzwerke sind im Stand der Technik als so genannte Such control networks are known in the art as so-called
„Telepräsenzsysteme" oder„Virtual-Reality-Systeme" bekannt. Auf Basis solcher Kontroll- Netzwerke kann ein Bediener bspw. mit einer entfernten realen oder simulierten/virtuellen Umgebung interagieren indem der Bediener ein Eingabemittel (bspw. ein Joystick) des Master-Systems manuell bedient. Von dem Eingabemittel werden Steuersignale, insbesondere Positions- und/oder Geschwindigkeitssignale und/oder Kräftesignale erfasst, und zu einem entfernten Slave-System, beispielsweise mit einem Known as "telepresence systems" or "virtual reality systems". Based on such control networks, an operator may, for example, interact with a remote real or simulated / virtual environment by manually manipulating an input means (eg, a joystick) of the master system. Control signals, in particular position and / or speed signals and / or force signals, are detected by the input means, and to a remote slave system, for example with a
Robotermanipulator, gesandt. Das Slave-System interagiert mit der realen/virtuellen Umgebung des Slave-Systems, beispielsweise indem ein reales/virtuelles Objekt auf Basis der empfangenen Steuersignale in der realen/virtuellen Umgebung bewegt wird. Robot manipulator, sent. The slave system interacts with the real / virtual environment of the slave system, for example, by moving a real / virtual object based on the received control signals in the real / virtual environment.
Um dem Bediener einen möglichst realen haptischen Eindruck bei der Handhabung des entfernten Objekts durch das Slave-System zu ermöglichen, werden vom Slave-System Antwort-Signale an das Master-System gesandt (Feedback), die insbesondere mechanische Kräfte angeben, mit denen die Umgebung auf das Slave-System einwirkt. Diese Antwort-Signale werden u.a. dem Eingabemittel zugeleitet, das diese Kräfte dem Bediener vermittelt, indem es bei einer Eingabe des Bedieners den Antwort-Signalen entsprechender Gegenkräfte erzeugt. In order to give the operator the haptic impression that is as real as possible when handling the remote object by the slave system, the slave system sends (feedback) response signals to the master system, which in particular indicate mechanical forces with which the environment acting on the slave system. These response signals are i.a. the input means, which conveys these forces to the operator by generating the response signals corresponding counter forces in an input of the operator.
Für die folgenden Ausführungen wird davon ausgegangen, dass der Leser mit der zur Beschreibung gattungsgemäßer Kontroll-Netzwerke fachüblichen Terminologie und deren Bedeutung, den Darstellungsarten solcher Kontroll-Netzwerke und den mathematischen Methoden zu deren Beschreibung vertraut ist. Auf eine Erläuterung dieser Grundlagen wird daher vorliegend verzichtet. For the following explanations, it is assumed that the reader is familiar with the terminology customary for the description of generic control networks and their meaning, the types of representation of such control networks and the mathematical methods for their description. An explanation of these principles is therefore omitted herein.
Bekanntermaßen ist die Passivierung solcher Kontroll-Netzwerke insbesondere dann eine Herausforderung, wenn es bei der Kommunikation zwischen dem Master-System und dem Slave-System zu zeitvariablen Übertragungsverzögerungen kommt. Solche zeitvariablen Übertragungsverzögerungen treten insbesondere bei einer Kommunikation über große Distanzen (bspw. bei Satelliten-, Radio-Links), bei einer Kommunikation in/über Medien mit langsamen Signalausbreitungsgeschwindigkeiten (bspw. bei As is known, the passivation of such control networks is particularly challenging when it comes to communication between the master system and the slave system to time-variable transmission delays comes. Such time-variable transmission delays occur in particular in the case of communication over long distances (for example in the case of satellite links, radio links), in communications in / via media with slow signal propagation speeds (for example in the case of
Unterwasser Akustik-Links) oder bei einer Kommunikation über Systeme, die inhärente Verzögerung erzeugen (bspw. Internet-Link) auf.  Underwater Acoustic Links) or when communicating about systems that generate inherent delay (eg, internet link).
Im Stand der Technik, insbesondere aus der US 6,144,884 A und der US 7,027,965 B2, sind unterschiedliche Ansätze zur Passivierung eines gattungsgemäßen Kontroll- Netzwerks bekannt. In the prior art, in particular from US Pat. No. 6,144,884 A and US Pat. No. 7,027,965 B2, different approaches to the passivation of a generic control network are known.
Die US 6,144,884 A basiert auf dem so genannten„Wave variables'-Ansatz, und schlägt ein mit dem bidirektionalen Kommunikationskanal gekoppeltes Energiefilter vor, das die Gesamtenergie, welche vom Kommunikationskanal selbst erzeugt wird, begrenzt. Die technische Lehre wird in der US 6,144,884 A anhand eines Netzwerkes mit einer Position/Geschwindigkeits-Kraft-Architektur erläutert. US 6,144,884 A is based on the so-called "wave variables" approach, and proposes an energy filter coupled to the bidirectional communication channel that limits the total energy generated by the communication channel itself. The technical teaching is explained in US 6,144,884 A by means of a network with a position / speed-force architecture.
Die US 7,027,965B2 basiert auf dem unter der Bezeichnung„Time Domain Passivity Control" kurz„TDPC" bekannten Ansatz einer Passivierung des Netzwerks. Dabei wird von einem so genannten„Passivity Observer" der positive oder negative Energiebetrag ermittelt, der von dem Master-System oder dem Slave-System dissipiert oder erzeugt wird. Weiterhin wird von einem so genannten„Passivity Controller", im Falle dass vom „Passivity Observer" eine Nettoenergieerzeugung, d.h. ein negativer Energiebeitrag ermittelt wurde, eine Dämpfung ermittelt und angewendet, die der erzeugten Netto- Energie entspricht. Dadurch erfolgt die Passivierung des Kontroll-Netzwerkes, d.h. des Kommunikationskanals, in dem Netto-Energie auf Basis der zeitvariablen US Pat. No. 7,027,965B2 is based on the passivation of the network, known as "Time Domain Passivity Control" or "TDPC". The so-called "Passivity Observer" determines the positive or negative amount of energy that is dissipated or generated by the master system or the slave system, or by a so-called "passivity controller" Observer "a net energy generation, ie a negative energy contribution was determined, a damping determined and applied, which corresponds to the generated net energy.This passivation of the control network, ie the communication channel, takes place in the net energy based on the time variable
Übertragungsverzögerungen entstehen kann. Zum Begriff und der fachüblichen Transmission delays may arise. To the term and the usual
Verwendung des Begriffes„Energie" wird auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen. Die technische Lehre wird in der US 6,144,884 A anhand von Netzwerken mit einer Position/Geschwindigkeits-Kraft-Architektur bzw. einer Kraft- Position/Geschwindigkeits- Architektur erläutert. Siehe hierzu auch den Artikel„Time-Domain Passivity Control of Haptic Interfaces" von B. Hannaford und J.H. Ryu, in IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol. 18, No. 1 , February 2002. The technical teaching is explained in US 6,144,884 A by means of networks with a position / velocity force architecture or a force position / velocity architecture Article "Time-Domain Passivity Control of Haptic Interfaces" by B. Hannaford and JH Ryu, in IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol. 18, no. 1, February 2002.
Eine Weiterentwicklung der technischen Lehre der US 6,144,884 A ist dem Artikel„Time Domain Passivity Control-based Telepresence with Time Delay" von J. Artigas et al., Proc. 2006 IEEE/RSJ, International Conference on Intelligent Robotics and Systems, Oct. 9-15 2006 Beijing, China zu entnehmen. Darin wird die Anwendung von zwei„Passivity Observern" und zwei„Passivity Controllern" vorgeschlagen, um bei der Passivierung den Energiefluss zwischen Master-System und Slave-System in zwei Richtungen (Hin- /Rückrichtung) zu berücksichtigen. A further development of the technical teaching of US Pat. No. 6,144,884 A is the article "Time Domain Passivity Control-based Telepresence with Time Delay" by J. Artigas et al., Proc. 2006 IEEE / RSJ, International Conference on Intelligent Robotics and Systems, Oct. 2006. 9-15 2006 Beijing, China. It proposes the use of two "passivity observers" and two "passivity controllers" in order to take account of the energy flow between the master system and the slave system in two directions (forwards / backwards) during passivation.
Allerdings zeigt sich dass, dass mit den bekannten Verfahren aufgrund von However, it turns out that with the known methods due to
Kausalitätsambiguitäten, bspw. bei der Kraft-Kraft- oder der Position-Position-Architektur bzw. der äquivalenten Geschwindigkeit-Geschwindigkeit-Architektur des Kontroll- Netzwerks, d.h. einer Mehrdeutigkeit bzw. einer„Beziehungslosigkeit" der zwischen dem Master-System und dem Slave-System ausgetauschten Steuer- und Antwortgrößen, bisher keine befriedigenden Passivierungsergebnisse erzielt werden können. Im Stand der Technik gibt es nur die Position/Kraft(berechnet)-Netzwerkarchitektur bzw. Causality ambiguities, for example in the force-force or the position-position architecture or the equivalent speed-speed architecture of the control network, i. In the prior art, there is only the position / force (calculated) network architecture and / or an "unrelatedness" of the control and response variables exchanged between the master system and the slave system, so far no satisfactory passivation results can be achieved ,
Kraft(berechnet)/Position-Netzwerkarchitektur, die keine Kausalambiguität aufweisen und bei denen eine hinreichend gute Passivierung entsprechender Kontroll-Netzwerke erfolgreich gelingt. Alle weiteren Netzwerkarchitekturen sind jedoch von der Force (calculated) / position network architecture, which have no causal ambiguity and in which a sufficiently good passivation of corresponding control networks succeeds successfully. All other network architectures are however of the
Kausalitätsambiguität betroffen. Causality ambiguity affected.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kontroll-Netzwerk und ein Verfahren zur Passivierung eines ebensolchen Kontrollnetzwerks anzugeben, mit dem insbesondere auch von der oben beschriebenen Kausalitätsambiguität betroffene Netzwerke passivierbar sind. The object of the invention is to provide a control network and a method for passivation of just such a control network, with which in particular affected by the above-described causality ambiguity networks are passivated.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind. The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject of the dependent claims. Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description, as well as the explanation of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures.
Der vorrichtungsgemäße Aspekt der Erfindung ist mit einem Kontroll-Netzwerk umfassend ein Master-System, und ein über einen bi-direktionalen Kommunikationskanal mit dem Master-System verbundenes Slave-System gelöst, wobei der The device according to the invention is solved with a control network comprising a master system, and a slave system connected to the master system via a bi-directional communication channel, wherein the
Kommunikationskanal eine zeitvariable Übertragungsverzögerung TA = TA(t) von dem Master-System in Richtung Slave-System und eine zeitvariable Übertragungsverzögerung TB = TB(t) von dem Slave-System in Richtung Master-System aufweist, zwischen dem Master-System und dem Kommunikationskanal ein erster Passivitätsregler und zwischen dem Kommunikationskanal und dem Slave-System ein zweiter Passivitätsregler geschaltet ist. Communication channel has a time-varying transmission delay T A = T A (t) of the master system in the direction of the slave system and a time-varying transmission delay TB = T B (t) from the slave system toward the master system, between the master system and the communication channel is a first passivity controller and connected between the communication channel and the slave system, a second passivity controller.
Erfindungsgemäß ist das Master-System, das Slave-System, der erste Passivitätsregler und der zweite Passivitätsregler derart ausgeführt und eingerichtet sind, dass durch das Master-System eine Steuergröße xm(t) zur Ansteuerung des Slave-Systems erzeugbar und an den zweiten Passivitätsregler übermittelbar ist, wobei die Steuergröße xm(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TA im Kommunikationskanal als Steuergröße Xm(t-TA) von dem zweiten Passivitätsregler empfangen wird, und wobei die Steuergröße Xm(t-TA) durch den zweiten Passivitätsregler regelbar ist und als geregelte Steuergröße xsd(t) an das Slave-System übermittelbar ist, durch das Slave-System auf Basis der regelbaren Steuergröße Xsd(t) eine Antwortgröße fsb(t) berechenbar oder eine According to the invention, the master system, the slave system, is the first passivity controller and the second passivity controller are embodied and set up such that a control variable x m (t) for controlling the slave system can be generated by the master system and transmitted to the second passivity controller, wherein the control variable x m (t) due to the transmission delay T A is received in the communication channel as a control variable Xm (tT A ) from the second passivity controller, and wherein the control variable Xm (tT A ) is controlled by the second passivity controller and as a controlled control variable x sd (t) is transmitted to the slave system, through the slave system based on the controllable control variable Xsd (t) a response variable f sb (t) can be calculated or a
Antwortgröße fsg(t) messbar und an den ersten Passivitätsregler übermittelbar ist, wobei die Antwortgröße fSb(t) oder fsg(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TB im Response variable f sg (t) can be measured and transmitted to the first passivity controller, wherein the response size f S b (t) or f sg (t) due to the transmission delay T B in
Kommunikationskanal als Antwortgröße fSb(t-TB) oder fsg(t-TB) vom ersten Communication channel in response size S f b (t T B) or f sg (tT B) from the first
Passivitätsregler empfangen wird, und wobei die Antwortgröße fSb(t-TB) oder fsg(t-TB) durch den ersten Passivitätsregler regelbar ist und als geregelte Antwortgröße fmd(t) an das Master-System übermittelbar ist, durch das Slave-System zur Ansteuerung des Master-Systems auf Basis eines Slave-Systemzustandes zur Zeit t eine Steuergröße xs(t) erzeugbar und an den ersten Passivitätsregler übermittelbar ist, wobei die Steuergröße xs(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TB im Kommunikationskanal als Steuergröße Xs(t-TB) vom ersten Passivitätsregler empfangen wird, und wobei die Steuergröße xs(t-TB) durch den ersten Passivitätsregler regelbar ist und als geregelte Steuergröße Xmd(t) an das Master-System übermittelbar ist, und durch das Master-System auf Basis der regelbaren Steuergröße xmd(t) eine Antwortgröße fmb(t) berechenbar oder eine Passive controller is received, and wherein the response size f s b (tT B ) or f sg (tT B ) is regulated by the first passivity controller and as a controlled response variable f md (t) is transmitted to the master system, by the slave system for controlling the master system on the basis of a slave system state at the time t, a control variable x s (t) can be generated and communicated to the first passivity controller, wherein the control variable x s (t) due to the transmission delay T B in the communication channel as the control variable Xs ( tT B ) is received by the first passivity controller, and wherein the control variable x s (tT B ) is controllable by the first passivity controller and can be transmitted as a controlled control quantity Xmd (t) to the master system, and by the master system on the basis of controllable control variable x md (t) a response variable f mb (t) can be calculated or a
Antwortgröße fmg(t) messbar und an den zweiten Passivitätsregler übermittelbar ist, wobei die Antwortgröße fmb(t) oder fmg(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TA im Response variable f mg (t) is measurable and can be transmitted to the second passivity controller, wherein the response variable f mb (t) or f mg (t) due to the transmission delay T A in
Kommunikationskanal als Antwortgröße fmb(t-TA) oder fmg(t-TA) vom zweiten Communication channel as response variable f mb (tT A ) or f mg (tT A ) from the second
Passivitätsregler empfangen wird, und wobei die Antwortgröße fmb(t-TA) oder fmg(t-TA) durch den zweiten Passivitätsregler regelbar ist und als geregelte Antwortgröße fsd(t) an das Slave-System übermittelbar ist. Passive controller is received, and wherein the response variable f mb (tT A ) or f mg (tT A ) is controlled by the second passivity controller and as a controlled response variable f sd (t) is transmitted to the slave system.
Das erfindungsgemäße Kontroll-Netzwerk zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass durch den ersten Passivitätsregler 104 auf Basis eines der Paare: xs(t-TB) und fmb(t), oder Xs(t-TB) und fmg(t), oder Xm(t) und fsb(t-TB), oder xm(t) und fsg(t-TB) eine Energiegröße E^t) ermittelbar ist, durch den zweiten Passivitätsregler 105 auf Basis eines der Paare: xs(t) und fmb(t-TA), oder xs(t) und fmg(t-TA), oder xm(t-TA) und fsb(t), oder Xm(t-TA) und fsg(t) eine Energiegröße E2(t) ermittelbar und über den Kommunikationskanal 103 an den ersten Passivitätsregler 104 übertragbar ist, wobei die Energiegröße E2(t) aufgrund der The control network according to the invention is further characterized in that by the first passivity controller 104 based on one of the pairs: x s (tT B ) and f mb (t), or Xs (tT B ) and f mg (t), or Xm (t) and f sb (tT B ), or x m (t) and f sg (tT B ) an energy quantity E ^ t) can be determined by the second passivity controller 105 based on one of the pairs: x s (t) and fmb (tT A ), or x s (t) and f mg (tT A ), or x m (tT A ) and f sb (t), or Xm (tT A ) and f sg (t) have an energy quantity E 2 (t) can be determined and transmitted via the communication channel 103 to the first passivity controller 104, wherein the energy quantity E 2 (t) due to
Übertragungsverzögerung TB im Kommunikationskanal 103 als Energiegröße E2(t-TB) vom ersten Passivitätsregler 104 empfangen wird, durch den ersten Passivitätsregler die Steuergröße xmd(t) und/oder die Antwortgröße fmd(t) derart ermittelbar ist/sind, dass gilt:
Figure imgf000007_0002
für alle Zeiten t.
Transmission delay T B is received in the communication channel 103 as the energy quantity E 2 (tT B ) from the first passivity controller 104, by the first passivity controller the Control variable x md (t) and / or the response variable f md (t) can be determined in such a way that the following applies:
Figure imgf000007_0002
for all times t.
Das erfindungsgemäße Kontroll-Netzwerk zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass durch den zweiten Passivitätsregler auf Basis eines der Paare: xs(t) und fmb(t-TA), oder xs(t) und fmg(t-TA), oder xm(t-TA) und fsb(t), oder xm(t-TA) und fsg(t) eine Energiegröße E3(t) ermittelbar ist, durch den ersten Passivitätsregler auf Basis eines der Paare: xs(t-TB) und fmb(t), oder xs(t-TB) und fmg(t), oder xm(t) und fSb(t-TA), oder xm(t) und fsg(t-TA) eine Energiegröße E4(t) ermittelbar und über den Kommunikationskanal an den zweiten Passivitätsregler übertragbar ist, wobei die Energiegröße E4(t) aufgrund der The control network according to the invention is further characterized in that by the second passivity controller based on one of the pairs: x s (t) and f m b (tT A ), or x s (t) and f mg (tT A ), or x m (tT A ) and f sb (t), or x m (tT A ) and f sg (t) an energy quantity E 3 (t) can be determined by the first passivity controller based on one of the pairs: x s ( tT B ) and fmb (t), or x s (tT B ) and f mg (t), or x m (t) and f s b (tT A ), or x m (t) and fsg (tT A ) an energy quantity E 4 (t) can be determined and transmitted via the communication channel to the second passivity controller, wherein the energy quantity E 4 (t) due to
Übertragungsverzögerung TA im Kommunikationskanal als Energiegröße E4(t-TA) vom zweiten Passivitätsregler empfangen wird, und durch den zweiten Passivitätsregler die Steuergröße xsd(t) und/oder die Antwortgröße fmd(t) derart ermittelbar ist/sind, dass gilt:
Figure imgf000007_0003
für alle Zeiten t.
Transmission delay T A is received in the communication channel as energy quantity E 4 (tT A ) from the second passivity controller, and by the second passivity controller, the control variable x sd (t) and / or the response variable f md (t) can be determined such that
Figure imgf000007_0003
for all times t.
Weiterhin erfindungsgemäß enthalten die Paare: Furthermore, according to the invention, the pairs include:
Figure imgf000007_0001
jeweils zueinander konjugierte Größen. Konjugierte Größe sind vorliegend Größen, zwischen denen eine eindeutige Beziehung, d.h. insbesondere keine
Figure imgf000007_0001
in each case conjugate sizes. Conjugated sizes are present sizes, between which a unique relationship, ie in particular no
Kausalitätsambiguität besteht. Causality ambiguity exists.
Das Kontroll-Netzwerk umfasst somit zumindest ein Master-System, ein Slave-System und einen Kommunikationskanal der das Master-System mit dem Slave-System zur Signal- oder Datenkommunikation verbindet, sowie einen ersten und einen zweiten Passivitätsregler, mittels denen die Passivierung der Kontroll-Netzwerks erfolgt. The control network thus comprises at least a master system, a slave system and a communication channel which connects the master system to the slave system for signal or data communication, and a first and a second passivity controller, by means of which the passivation of the control Network takes place.
Die vorgenannten Begriffe„Master-System",„Slave-System",„Kommunikationskanal", und„Passivitätsregler" sind jeweils weitgefasst zu verstehen. Das Master-System umfasst typischerweise ein mechanisches/haptisches Eingabemittel (bspw. einen Joystick), und einen Master-Controller. Der Kommunikationskanal ist insbesondere eine leitungsgebundene Verbindung (bspw. Kabel, Internetverbindung, etc.) oder eine leitungsungebundene Verbindung (Funkverbindung, Datenübermittlung auf optischer oder akustischer Basis) zwischen Master-System und Slave-System. Das Slave System umfasst typischerweise ein Slave-Controller und einen Wirkmechanismus, wie bspw. einen realen oder virtuellen Roboter (Roboterarm etc.), der mit einer The aforementioned terms "master system", "slave system", "communication channel", and "passivity controller" are each broadly understood. The master system typically includes a mechanical / haptic input means (eg, a joystick), and a master controller. The communication channel is in particular a line-bound connection (eg cable, internet connection, etc.) or a line-unbound connection (radio connection, data transmission on optical or acoustic basis) between the master system and the slave system. The slave system typically includes a slave controller and a mechanism of action, such as a real or virtual robot (robotic arm, etc.) connected to a
realen/virtuellen Umgebung wechselwirkt. Der Slave-Systemzustand zur Zeit t ist insbesondere ein Zustandsparameter, der den Zustand des Wirkmechanismus bspw. eine Position/Geschwindigkeit/Kraft etc. des realen/virtuellen Roboters, angibt. real / virtual environment interacts. In particular, the slave system state at time t is a state parameter indicating the state of the action mechanism, for example, a position / velocity / force, etc. of the real / virtual robot.
Die Passivitätsregler können auf Basis des bekannten„Time Domain Passivity Control"- Ansatzes jeweils einen„Passivity Observer" und einen„Passivity Controller" umfassen. Allerdings sind auch andere dem Fachmann bekannte Passivitätsregler-Auslegungen möglich, die die erfindungsgemäßen Merkmale und Funktionen erfüllen. The passivity controllers can each comprise a "passivity observer" and a "passivity controller" based on the known "time domain passivity control" approach, although other passivity controller designs known to the person skilled in the art are also possible which fulfill the features and functions according to the invention.
Bekanntermaßen werden berechnete Antwortgrößen typischerweise in einem Controller des Master-Systems bzw. des Slave-Systems deterministisch berechnet, während gemessene Antwortgrößen eine Wechselwirkung des Master-Systems mit einem As is known, calculated response quantities are typically calculated deterministically in a controller of the master system or of the slave system, while measured response quantities are an interaction of the master system with a master system
Bediener (Eingabe am Mastersystem in das Eingabemittel) bzw. des Slave-Systems mit einer Umgebung berücksichtigen. Damit gehen bei gemessenen Antwortgrößen die mittels entsprechender Sensoren ermittelten Eigenschaften eines weiteren Teilsystems (Bediener/Umgebung) ein, wobei diese Besonderheit bei der Wahl der konjugierten Größen zu berücksichtigen ist. Consider the operator (input to the master system in the input device) or the slave system with an environment. In the case of measured response quantities, the properties of a further subsystem (operator / environment) determined by means of corresponding sensors are thus included, and this feature must be taken into account when choosing the conjugate variables.
Weiterhin ist bekannt, dass ein Kontroll-Netzwerk dann und nur dann passiv ist, wenn alle Teilnetzwerke des Kontroll-Netzwerkes passiv sind. Dabei werden vorliegend durch die die Relationen:
Figure imgf000008_0001
Bedingungen angegeben, die einen Zustand beschreiben, bei dem im Kommunikationskanal des Kontroll-Netzwerk keine Energienettoproduktion erfolgt.
Furthermore, it is known that a control network is passive if and only if all subnetworks of the control network are passive. In this case, by the relations:
Figure imgf000008_0001
Conditions are specified that describe a condition in which no energy net production occurs in the communication channel of the control network.
Mit dem erfindungsgemäßen Kontroll-Netzwerk lassen sich alle denkbaren With the control network according to the invention, all conceivable
Netzwerkarchitekturen passivieren, insbesondere folgende Netzwerkarchitekturen: Passivate network architectures, in particular the following network architectures:
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0001
Das Kontroll-Netzwerk kann dabei ein Telepräsenzsystem oder ein„Virtual Reality" System sein, wobei im ersten Fall eine Interaktion zwischen einem Bediener (am Master- System) und einer entfernt liegenden realen Umgebung und im zweiten Fall eine Interaktion zwischen Bediener und einer virtuellen Umgebung erfolgt. The control network can be a telepresence system or a "virtual reality" system, in the first case an interaction between an operator (at the master system) and a remote real environment and in the second case an interaction between the operator and a virtual environment he follows.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kontroll-Netzwerks zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuergrößen xm(t), Xm(t-TA), Xsd(t), xs(t), xs(t-TB), und xmd(t) Flussgrößen (engl,„flow"), wie insbesondere erste Zeitableitungen errechneter oder gemessener Positionen oder errechnete oder gemessene Geschwindigkeiten/ A preferred development of the control network according to the invention is characterized in that the control variables x m (t), X m (t A ), X sd (t), x s (t), x s (t B ), and x md ( t) flow quantities, in particular first time derivatives of calculated or measured positions or calculated or measured speeds
Drehgeschwindigkeiten sind, und die Antwortgrößen fsb(t), fSb(t-TB), fmd(t),fsg(t), fsg(t-TB), fmb(t), fmb(t-TA), W , fmg(t), und fmg(t-TA) Potentialgrößen (engl,„effort"), wie insbesondere errechnete oder gemessene mechanische Kräfte sind. Are rotational speeds, and the response variables f sb (t), f S b (tT B) fmd, (t), f sg (t), f sg (tT B), fmb (t), fmb (t T A), W , f mg (t), and f mg (tT A ) are potential quantities, or "effort", in particular calculated or measured mechanical forces.
Dem Fachmann sind die Begriff„Flussgröße" und„Potentialgröße" in vorliegendem Zusammenhang bekannt, so dass sich die vorliegende technische Lehre einfach auf eine Vielzahl dem Fachmann bekannter weiterer Flussgrößen / Potentialgrößen anwenden bzw. übertragen lässt. Eine alternative bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kontroll-Netzwerks zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuergrößen xm(t), xm(t-TA), xSd(t), xs(t), xs(t-TB), und Xmd(t) Potentialgrößen, wie insbesondere errechnete oder gemessene mechanische Kräfte sind, und die Antwortgrößen fsb(t), fSb(t-TB), fmd(t),fsg(t), fSg(t-TB), fmb(t), fmb(t-TA), fmd(t), fmg(t), und fmg(t-TA) Flussgrößen, wie insbesondere erste Zeitableitungen errechneter oder gemessener Positionen oder errechnete oder gemessene The term "flow size" and "potential size" in the present context are known to the person skilled in the art, so that the present technical teaching can be applied or transferred to a large number of further flow quantities / potential variables known to a person skilled in the art. An alternative preferred development of the control network according to the invention is characterized in that the control variables x m (t), x m (tT A ), x S d (t), x s (t), x s (tT B ), and XMD (t) potential sizes, such as in particular calculated or measured mechanical forces, and the response variables f sb (t), f S b (t t B), FMD (t), f sg (t), f S g (tT B ), f m b (t), fmb (t t A), FMD (t), FMG (t), and f mg (tT A) flow variables, such as in particular first time derivatives calculated or measured or calculated or measured positions
Geschwindigkeiten sind. Speeds are.
Das erfindungsgemäße Kontroll-Netzwerk ermöglicht insbesondere eine Passivierung der die in Tabelle 1 genannten Netzwerkarchitekturen, die in der Spalte„Betroffen von der Kausalitätsambiguität" ein„Ja" aufweisen, was mit in den bisher bekannten Kontroll- Netzwerken nicht möglich war. The control network according to the invention makes it possible, in particular, to passivate the network architectures listed in Table 1, which have a "yes" in the column "Affected by the causality ambiguity", which was not possible in the control networks known hitherto.
Der verfahrensgemäße Aspekt der vorliegenden Aufgabe ist gelöst durch ein Verfahren zur Passivierung eines Kontroll-Netzwerks, umfassend ein Master-System, und ein über einen bi-direktionalen Kommunikationskanal mit dem Master-System verbundenes Slave- System, wobei der Kommunikationskanal eine zeitvariable Übertragungsverzögerung TA = TA(t) von dem Master-System in Richtung Slave-System und eine zeitvariable The procedural aspect of the present invention is achieved by a method for passivating a control network, comprising a master system, and a slave system connected to the master system via a bi-directional communication channel, the communication channel having a time-variable transmission delay T A = T A (t) from the master system towards the slave system and a time-variable one
Übertragungsverzögerung TB = TB(t) von dem Slave-System in Richtung Master-System aufweist, zwischen dem Master-System und dem Kommunikationskanal ein erster Passivitätsregler und zwischen dem Kommunikationskanal und dem Slave-System ein zweiter Passivitätsregler geschaltet ist. Transmission delay T B = T B (t) from the slave system in the direction of the master system, between the master system and the communication channel, a first passivity controller and between the communication channel and the slave system, a second passivity controller is connected.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte: Erzeugen einer Steuergröße Xm(t) zur Ansteuerung des Slave-Systems durch das Master-System und Übermitteln der Steuergröße xm(t) an den zweiten Passivitätsregler, wobei die The inventive method comprises the following method steps: generating a control variable Xm (t) for controlling the slave system by the master system and transmitting the control variable x m (t) to the second passivity controller, wherein the
Steuergröße xm(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TA im Kommunikationskanal als Steuergröße xm(t-TA) von dem zweiten Passivitätsregler empfangen wird, und wobei die Steuergröße xm(t-TA) durch den zweiten Passivitätsregler geregelt wird und als geregelte Steuergröße xsd(t) an das Slave-System übermittelt wird, Control variable x m (t) due to the transmission delay T A in the communication channel as the control variable x m (tT A ) is received from the second passivity controller, and wherein the control variable x m (tT A ) is controlled by the second passivity controller and as a controlled control variable x sd (t) is transmitted to the slave system,
auf Basis der regelbaren Steuergröße xsd(t) Berechnen einer Antwortgröße fsb(t) oder Messen einer Antwortgröße fsg(t) durch das Slave-System und Übermitteln der on the basis of the controllable control variable x sd (t), calculating a response variable f sb (t) or measuring a response variable f sg (t) by the slave system and transmitting the
Antwortgröße fsb(t) oder fsg(t) an den ersten Passivitätsregler, wobei die Antwortgröße fsb(t) oder fsg(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TB im Kommunikationskanal als Antwortgröße fsb(t-TB) oder fsg(t-TB) vom ersten Passivitätsregler empfangen wird, und wobei die Antwortgröße fsb(t-TB) oder fsg(t-TB) vom ersten Passivitätsregler geregelt wird und als geregelte Antwortgröße fmd(t) an das Master-System übermittelt wird, auf Basis eines Slave-Systemzustandes zur Zeit t Erzeugen einer Steuergröße xs(t) durch das Salve-System und Übermitteln der Steuergröße xs(t) an den ersten Passivitätsregler, wobei die Steuergröße xs(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TB im Answer size f sb (t) or f sg (t) to the first passivity controller, wherein the response size f sb (t) or f sg (t) due to the transmission delay T B in the communication channel as a response size f sb (tT B ) or f sg ( tT B ) is received by the first passivity controller, and wherein the response variable f sb (tT B ) or f sg (tT B ) is controlled by the first passivity controller and transmitted as a controlled response variable f md (t) to the master system based on a slave system state at time t generating a control variable x s (t) by the salvo system and transmitting the control variable x s (t) to the first passivity controller, wherein the control variable x s (t) due to the transmission delay T B in
Kommunikationskanal als Steuergröße xs(t-TB) vom ersten Passivitätsregler empfangen wird, und wobei die Steuergröße xs(t-TB) vom ersten Passivitätsregler geregelt wird und als geregelte Steuergröße Xmd(t) an das Master-System übermittelt wird, und auf Basis der geregelten Steuergröße xmd(t) Berechnen einer Antwortgröße fmb(t) oder Messen einer Antwortgröße fmg(t) durch das Master-System und Übermitteln der Antwortgröße fmb(t) oder fmg(t) an den zweiten Passivitätsregler, wobei die Antwortgröße fmb(t) oder fmg(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TA im Kommunikationskanal als Antwortgröße fmb(t-TA) oder fmg(t-TA) vom zweiten Passivitätsregler empfangen wird, und wobei die Antwortgröße fmb(t-TA) oder fmg(t-TA) durch den zweiten Passivitätsregler geregelt wird und als geregelte Antwortgröße fsd(t) an das Slave-System übermittelt wird. Communication channel is received as a control variable x s (tT B ) from the first passivity controller, and wherein the control variable x s (tT B ) is controlled by the first passivity controller and is transmitted as a controlled control variable Xmd (t) to the master system, and based on the controlled control variable x m d (t) calculating a response variable f mb (t) or measuring a response variable f mg (t) by the master system and transmitting the response variable f mb (t) or f mg (t) to the second passivity controller, wherein the response quantity f mb (t) or f mg (t) is received by the second passivity controller as a response variable fmb (tT A ) or f mg (tT A ) due to the transmission delay TA, and wherein the response variable f m b (tT A ) or f mg (tT A ) is controlled by the second passivity controller and transmitted as a controlled response variable f sd (t) to the slave system.
Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Verfahrensschritte: auf Basis eines der Paare: xs(t-TB) und fmb(t), oder xs(t-TB) und fmg(t), oder xm(t) und fsb(t-TB), oder xm(t) und fsg(t-TB) Ermitteln einer Energiegröße E^t) durch den ersten Passivitätsregler, auf Basis eines der Paare: xs(t) und fmb(t-TA), oder xs(t) und fmg(t-TA), oder xm(t-TA) und fsb(t), oder xm(t-TA) und fsg(t) Ermitteln eine Energiegröße E2(t) durch den zweiten Furthermore, the method according to the invention comprises the method steps: based on one of the pairs: x s (tT B ) and f mb (t), or x s (tT B ) and f mg (t), or x m (t) and f sb (tT B ), or x m (t) and fsg (tT B ), determine an energy quantity E ^ t) by the first passivity controller, based on one of the pairs: x s (t) and f mb (tT A ), or x s (t) and f mg (tT A ), or x m (tT A ) and f sb (t), or x m (tT A ) and f sg (t) determine an energy quantity E 2 (t) by the second
Passivitätsregler und Übertragen der Energiegröße E2(t) über den Kommunikationskanal an den ersten Passivitätsregler, wobei die Energiegröße E2(t) aufgrund der Passivitätsregler and transferring the energy quantity E 2 (t) via the communication channel to the first passivity controller, the energy quantity E 2 (t) due to the
Übertragungsverzögerung TB im Kommunikationskanal als Energiegröße E2(t-TB) vom ersten Passivitätsregler empfangen wird, Ermitteln der Steuergröße xmd(t) und/oder der Antwortgröße fmd(t) derart, dass gilt: E2(t-TB) - E^t) 0 für alle Zeiten t. Transmission delay T B in the communication channel as energy quantity E 2 (tT B ) is received by the first passivity controller, determining the control variable x m d (t) and / or the response variable f md (t) such that E 2 (t-TB) - E ^ t) 0 for all times t.
Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Verfahrensschritte: auf Basis eines der Paare: xs(t) und fmb(t-TA), oder xs(t) und fmg(t-TA), oder xm(t-TA) und fsb(t), oder xm(t-TA) und fsg(t) Ermitteln einer Energiegröße E3(t) durch den zweiten Passivitätsregler, auf Basis eines der Paare: xs(t-TB) und fmb(t), oder xs(t-TB) und fmg(t), oder xm(t) und fsb(t- TA), oder xm(t) und fsg(t-TA) Ermitteln einer Energiegröße E4(t) durch den ersten Furthermore, the method according to the invention comprises the method steps: based on one of the pairs: x s (t) and f mb (tT A ), or x s (t) and f mg (tT A ), or x m (tT A ) and f sb (t), or x m (tT A ) and f sg (t) determining an energy quantity E 3 (t) by the second passivity controller based on one of the pairs: x s (tT B ) and f mb (t), or x s (tT B ) and f mg (t), or x m (t) and f sb (t-T A ), or x m (t) and f sg (tT A ) determining an energy quantity E 4 (t ) by the first
Passivitätsregler und Übertragen der Energiegröße E4{t) über den Kommunikationskanal an den zweiten Passivitätsregler, wobei die Energiegröße E4(t) aufgrund der Passivitätsregler and transferring the energy quantity E 4 {t) via the communication channel to the second passivity controller, wherein the energy quantity E 4 (t) due to the
Übertragungsverzögerung TA im Kommunikationskanal als Energiegröße E4(t-TA) vom zweiten Passivitätsregler empfangen wird, und Ermitteln der Steuergröße xsd(t) und/oder der Antwortgröße fmd(t) durch den zweiten Passivitätsregler derart, dass gilt: E4(t-TA) - E3(t) 0 für alle Zeiten t. Dabei gilt, dass die Paare: Transmission delay T A in the communication channel as energy quantity E 4 (tT A ) is received from the second passivity controller, and determining the control variable x sd (t) and / or the response variable f md (t) by the second passivity controller such that E 4 ( tT A ) - E 3 (t) 0 for all times t. It is true that the pairs:
Figure imgf000012_0001
jeweils zueinander konjugierte Größen umfassen.
Figure imgf000012_0001
each comprise conjugate sizes.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere eine von der The inventive method allows in particular one of the
Netzwerkarchitektur unabhängige Passivierung. Network architecture independent passivation.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Further advantages, features and details will become apparent from the following description in which reference to the drawing, an embodiment in
Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Individual is described. Described and / or illustrated features form the subject of the invention, or independently of the claims, either alone or in any meaningful combination, and in particular may additionally be the subject of one or more separate applications. The same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Es zeigt: It shows:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Kontroll-1 is a schematic representation of a control according to the invention
Netzwerks. Network.
Fig. 1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Kontroll-Netzwerks mit einer Position-Kraft (gemessen)-Architektur, umfassend ein Master-System 101 , und ein über einen bi-direktionalen Kommunikationskanal 103 mit dem Master-System 101 verbundenes Slave-System 102, wobei der Kommunikationskanal 103 eine zeitvariable Übertragungsverzögerung TA von dem Master-System 101 in Richtung Slave-System 102 und eine zeitvariable Übertragungsverzögerung TB von dem Slave-System 102 in Richtung Master-System 101 aufweist, zwischen dem Master-System 101 und dem Kommunikationskanal 103 ein erster Passivitätsregler 104 und zwischen dem Kommunikationskanal 103 und dem Slave-System 102 ein zweiter Passivitätsregler 105 geschaltet ist. 1 shows a schematic representation of a control network according to the invention with a position-force (measured) architecture, comprising a master system 101, and a slave system 102 connected to the master system 101 via a bi-directional communication channel 103 wherein the communication channel 103 has a time-varying transmission delay T A from the master system 101 towards the slave system 102 and a time-varying transmission delay T B from the slave system 102 toward the master system 101, between the master system 101 and the master Communication channel 103, a first passivity controller 104 and between the Communication channel 103 and the slave system 102, a second passivity controller 105 is connected.
Das Master-System 101 , das Slave-System 102, der erste Passivitätsregler 104 und der zweite Passivitätsregler 105 sind in diesem Ausführungsbeispiel derart ausgeführt und eingerichtet, dass durch das Master-System 101 eine Positions-Steuergröße xm(t) zur Ansteuerung des Slave-Systems 102 erzeugbar und an den zweiten Passivitätsregler 105 übermittelbar ist, wobei die Steuergröße xm(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TA im Kommunikationskanal 103 als Steuergröße xm(t-TA) von dem zweiten Passivitätsregler 105 empfangen wird, und wobei die Steuergröße xm(t-TA) durch den zweiten The master system 101, the slave system 102, the first passivity controller 104 and the second passivity controller 105 are embodied and set up in this exemplary embodiment such that a position control variable x m (t) for controlling the slave is provided by the master system 101 System 102 and can be transmitted to the second passivity controller 105, wherein the control variable x m (t) due to the transmission delay T A in the communication channel 103 as a control variable x m (tT A ) is received by the second passivity controller 105, and wherein the control variable x m (tT A ) through the second
Passivitätsregler 105 regelbar ist und als geregelte Steuergröße xsd(t) an das Slave- System (102) übermittelbar ist, und durch das Slave-System 102 auf Basis der regelbaren Steuergröße xsd(t) eine Kraft-Antwortgröße fsg(t) messbar und an den ersten Passivitätsregler 104 übermittelbar ist, wobei die Antwortgröße fsg(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TB im Kommunikationskanal 103 als Antwortgröße fsg(t-TB) vom ersten Passivitätsregler 104 empfangen wird, und wobei die Antwortgröße fsg(t-TB) durch den ersten Passivitätsregler 104 regelbar ist und als geregelte Antwortgröße fmd(t) an das Master-System (101 ) übermittelbar ist. Passivitätsregler 105 is controllable and as a controlled control variable x sd (t) to the slave system (102) can be transmitted, and by the slave system 102 based on the controllable control variable x sd (t) a force response variable f sg (t) measurable and can be communicated to the first passivity controller 104, wherein the response variable f sg (t) is received by the first passivity controller 104 as a response variable f sg (tT B ) due to the transmission delay T B in the communication channel 103, and wherein the response variable f sg (tT B ) is controllable by the first passivity controller 104 and can be transmitted as a controlled response variable f md (t) to the master system (101).
Weiterhin zeichnet sich das vorliegende Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass durch den ersten Passivitätsregler 104 auf Basis des konjugierten Paars: Xm(t) und fsg(t-TB), eine Energiegröße E^t) ermittelbar ist, und durch den zweiten Passivitätsregler 105 auf Basis des konjugierten Paars: xm(t-TA) und fsg(t) eine Energiegröße E2(t) ermittelbar und über den Kommunikationskanal 103 an den ersten Passivitätsregler 104 übertragbar ist, wobei die Energiegröße E2(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TB im Furthermore, the present embodiment is characterized in that by the first passivity controller 104 on the basis of the conjugate pair: Xm (t) and f sg (tT B ), an energy quantity E ^ t) can be determined, and by the second passivity controller 105 based of the conjugate pair: x m (tT A ) and f sg (t) an energy quantity E 2 (t) can be determined and transmitted via the communication channel 103 to the first passivity controller 104, wherein the energy quantity E 2 (t) due to the transmission delay T B in the
Kommunikationskanal (103) als Energiegröße E2(t-TB) vom ersten Passivitätsregler 104 empfangen wird, und durch den ersten Passivitätsregler 104 die Steuergröße Xmd(t) und/oder die Antwortgröße fmd(t) derart ermittelbar ist/sind, dass gilt: E2(t-TB) - E^t) 0 für alle Zeiten t. Communication channel (103) is received as the energy quantity E 2 (tT B ) from the first passivity controller 104, and by the first passivity controller 104, the control variable Xmd (t) and / or the response variable f md (t) can be determined such that E 2 (tT B ) - E ^ t) 0 for all times t.
Weiterhin zeichnet sich das vorliegende Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass durch den zweiten Passivitätsregler 105 auf Basis des konjugierten Paars: xm(t-TA) und fsb(t) eine Energiegröße E3(t) ermittelbar ist, und durch den ersten Passivitätsregler 104 auf Basis eines der Paare: xm(t) und fSb(t-TB) eine Energiegröße E4(t) ermittelbar und über den Kommunikationskanal 103 an den zweiten Passivitätsregler 105 übertragbar ist, wobei die Energiegröße E4(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TA im Kommunikationskanal 103 als Energiegröße E4(t-TA) vom zweiten Passivitätsregler 105 empfangen wird, und durch den zweiten Passivitätsregler 105 die Steuergröße xsd(t) und/oder die Antwortgröße t) derart ermittelbar ist/sind, dass gilt:
Figure imgf000014_0002
für alle Zeiten t.
Furthermore, the present exemplary embodiment is characterized in that an energy quantity E 3 (t) can be determined by the second passivity controller 105 on the basis of the conjugate pair: x m (tT A ) and f sb (t), and by the first passivity controller 104 Base of one of the pairs: x m (t) and f s b (tT B ) an energy quantity E 4 (t) can be determined and transmitted via the communication channel 103 to the second passivity controller 105, wherein the energy quantity E 4 (t) due to the transmission delay T A in the communication channel 103 is received as the energy quantity E 4 (tT A ) from the second passivity controller 105, and the control variable x sd (t) and / or the response variable t) can be determined by the second passivity controller 105 such that the following applies:
Figure imgf000014_0002
for all times t.
Die genannten Energien berechnen sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel folgenden konjugierten Größen: The energies mentioned in the present embodiment are calculated according to the following conjugate quantities:
E^t) ergibt sich aus xm(t), fsg(t-TB), E ^ t) results from x m (t), f sg (tT B ),
E2(t) ergibt sich aus xm(t-TA), fsg(t), E 2 (t) results from x m (tT A ), f sg (t),
E3(t) ergibt sich aus xm(t-TA), fsb(t), und E 3 (t) results from x m (tT A ), f sb (t), and
E4(t) ergibt sich aus xm(t), fSb(t-TA). E 4 (t) results from x m (t), f s b (tT A ).
Nachfolgend wird an dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 die Funktionsweise der zwei Passivitätsregler 104, 105 erläutert. Dabei wird davon ausgegangen, dass die  The mode of operation of the two passivity controllers 104, 105 will be explained below with reference to the embodiment of FIG. It is assumed that the
Passivitätsregler jeweils einen„Passivity Oberserver" und einen„Passivity Controller" umfassen, wobei mittels letzterer Energie dissipiert werden kann. Die Passivierung des Kontroll-Netzwerkes, insbesondere des Kommunikationskanals 103, erfolgt mithin in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf Basis des bekannten„Time Domain Passivity Control" Ansatzes. Passivitätsregler each include a "passivity upper server" and a "passivity controller", which can be dissipated by the latter energy. The passivation of the control network, in particular of the communication channel 103, thus takes place in the present embodiment on the basis of the known "Time Domain Passivity Control" approach.
Die im Kommunikationskanal 103 gespeicherte Energie EN(t) ergibt sich zu:
Figure imgf000014_0003
The energy E N (t) stored in the communication channel 103 results in:
Figure imgf000014_0003
Dabei sind EM(t) und Es(t) die Port-Energien an der linken und rechten Seite des Where E M (t) and E s (t) are the port energies at the left and right side of the
Kommunikationskanals 103: Communication channel 103:
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000014_0001
Dabei können die Port-Energien jeweils als Summe einer Energie: E"(t) , die in den Kommunikationskanal 103 hineinfließt und eine Energie: E" (t) , die aus dem In this case, the port energies can each be the sum of an energy: E "(t), which flows into the communication channel 103 and an energy: E" (t), from the
Kommunikationskanal herausfließt, dargestellt werden.
Figure imgf000015_0001
Communication channel flows out, are displayed.
Figure imgf000015_0001
Die Passivitätsbedingung für das Kontroll-Netzwerk ergibt sich zu:
Figure imgf000015_0002
The passivity condition for the control network results in:
Figure imgf000015_0002
Die Gleichung (6) kann nicht direkt angewendet werden, da die Energien EM(t) und ES(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung nicht zu selben Zeit vorliegen. Unter Nutzung der Gleichungen (4) und (5) lässt sich Gleichung (6) wie folgt formulieren: Equation (6) can not be applied directly because the energies E M (t) and E S (t) does not exist to the same time due to the transmission delay. Using equations (4) and (5), equation (6) can be formulated as follows:
Figure imgf000015_0003
Figure imgf000015_0003
Dabei gilt: Where:
Figure imgf000015_0004
Figure imgf000015_0006
sind ungekoppelte Energieflüsse, die vom Master-System 101 zum Slave- System 102 über den Kommunikationskanal 103 fließen. Die Passivitätsbedingung (Gleichung (6)) ist erfüllt, solange EM2S und ES2M größer oder gleich 0 sind. Jedoch sind auch EM2S und ES2M ebenfalls aufgrund der Übertragungsverzögerung nicht gleichzeitig zu beobachten.
Figure imgf000015_0004
Figure imgf000015_0006
are uncoupled energy flows flowing from the master system 101 to the slave system 102 via the communication channel 103. The passivity condition (Equation (6)) is satisfied as long as E M2S and E S2M are greater than or equal to 0. However, E M2S and E S2M are also not observable simultaneously due to the transmission delay.
Die Energien E1 (t),E2 (t),E3 (t), E4 (t) werden dabei derart berechnet, dass sie immer positiv und monoton steigend sind. The energies E 1 (t), E 2 (t), E 3 (t), E 4 (t) are calculated such that they are always positive and monotonically increasing.
Die Passivitätsbedingung unter Einbezug der Übertragungsverzögerung lautet vorliegend:
Figure imgf000015_0005
Figure imgf000016_0001
The passivity condition including the transmission delay is present:
Figure imgf000015_0005
Figure imgf000016_0001
Das bedeutet, dass der Energiefluss, der den Kommunikationskanal 103 auf einer Seite verlässt nur kleiner oder gleich dem Energiefluss sein darf, der auf der anderen Seite des Kommunikationskanals 103 in diesen einströmt und umgekehrt. This means that the flow of energy leaving the communication channel 103 on one side may only be less than or equal to the energy flow which flows in on the other side of the communication channel 103 and vice versa.
Für einen„Passivity Oberserver" im ersten Passivitätsregler 104 gilt:
Figure imgf000016_0003
For a "Passivity Oberserver" in the first passivity controller 104:
Figure imgf000016_0003
Für einen„Passivity Oberserver" im zweiten Passivitätsregler 105 gilt:
Figure imgf000016_0004
sind die von den jeweiligen„Passivity Controllern" dissipierten
Figure imgf000016_0006
For a "Passivity Oberserver" in the second passivity controller 105:
Figure imgf000016_0004
are the ones dissipated by the respective "passivity controllers"
Figure imgf000016_0006
Energien, wobei die„Passivity Contoller" jeweils eine von dem aktuell  Energies, where the "Passivity Contoller" each one of the current
beobachteten Energiefluss abhängige Dämpfung erzeugen. Sobald von der „Passivity Controllern" ein Nettoenergiegewinn ermittelt wird, wird ein observed energy flow dependent damping generate. As soon as a net energy gain is determined by the "Passivity Controllers", a
Dämpfungsfaktor ß derart gewählt, dass der Betrag des Nettoenergiegewinns dissipiert wird. Attenuation factor β chosen such that the amount of the net energy gain is dissipated.
Die Soll-Geschwindigkeit für das Slave-System 102 ergibt sich zu:
Figure imgf000016_0002
mit:
The setpoint speed for the slave system 102 results in:
Figure imgf000016_0002
With:
Figure imgf000016_0005
Die dissipierte Energie des rechten Passivitätsreglers 105 ergibt sich zu:
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000016_0005
The dissipated energy of the right passivity controller 105 results in:
Figure imgf000017_0001
Die Soll-Kraft fmd(t) für das Master-System 101 ergibt sich zu:The desired force f md (t) for the master system 101 results in:
Figure imgf000017_0004
Figure imgf000017_0004
mit:
Figure imgf000017_0002
With:
Figure imgf000017_0002
Die dissipierte Energie des linken Passivitätsregler 104 ergibt sich analog zu:
Figure imgf000017_0003
The dissipated energy of the left passivity controller 104 is analogous to:
Figure imgf000017_0003
Die Passivitätsbedingung wird im Ausführungsbeispiel erfüllt da: The passivity condition is fulfilled in the exemplary embodiment in that:
Figure imgf000017_0005
Figure imgf000017_0005
ist. is.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
101 Master System 101 master system
102 Slave-System  102 slave system
103 Kommunikationskanal 103 communication channel
104 erster Passivitätsregler104 first passivity regulator
105 zweiter Passivitätsregler 105 second passivity regulator

Claims

Patentansprüche claims
1. Kontroll-Netzwerk umfassend ein Master-System (101 ), und ein über einen bidirektionalen Kommunikationskanal (103) mit dem Master-System (101 ) verbundenes Slave-System (102), wobei der Kommunikationskanal (103) eine zeitvariable Übertragungsverzögerung TA von dem Master-System (101 ) in A control network comprising a master system (101), and a slave system (102) connected via a bidirectional communication channel (103) to the master system (101), the communication channel (103) having a time-varying transmission delay T A from the master system (101) in
Richtung Slave-System (102) und eine zeitvariable Übertragungsverzögerung TB von dem Slave-System (102) in Richtung Master-System (101 ) aufweist, zwischen dem Master-System (101 ) und dem Kommunikationskanal (103) ein erster Direction of the slave system (102) and a time-varying transmission delay T B from the slave system (102) towards the master system (101), between the master system (101) and the communication channel (103) has a first
Passivitätsregler (104) und zwischen dem Kommunikationskanal (103) und dem Slave-System (102) ein zweiter Passivitätsregler (105) geschaltet ist, und das Master-System (101 ), das Slave-System (102), der erste Passivitätsregler (104) und der zweite Passivitätsregler (105) derart ausgeführt und eingerichtet sind, dass Passivitätsregler (104) and between the communication channel (103) and the slave system (102), a second passivity controller (105) is connected, and the master system (101), the slave system (102), the first passivity controller (104 ) and the second passivity regulator (105) are designed and arranged such that
- durch das Master-System (101 ) eine Steuergröße xm(t) zur Ansteuerung des Slave-Systems (102) erzeugbar und an den zweiten Passivitätsregler (105) übermittelbar ist, wobei die Steuergröße xm(t) aufgrund der - By the master system (101) a control variable x m (t) for controlling the slave system (102) can be generated and transmitted to the second passivity controller (105), wherein the control variable x m (t) due to
Übertragungsverzögerung TA im Kommunikationskanal (103) als Steuergröße Xm(t-TA) von dem zweiten Passivitätsregler (105) empfangen wird, und wobei die Steuergröße Xm(t-TA) durch den zweiten Passivitätsregler (105) regelbar ist und als geregelte Steuergröße xs<j(t) an das Slave-System (102) übermittelbar ist,Transmission delay T A in the communication channel (103) as a control variable Xm (tT A ) from the second passivity controller (105) is received, and wherein the control variable Xm (tT A ) by the second passivity controller (105) is controllable and as a controlled control variable x s < j (t) can be transmitted to the slave system (102),
- durch das Slave-System (102) auf Basis der regelbaren Steuergröße xs<j(t) eine Antwortgröße fsb(t) berechenbar oder eine Antwortgröße fsg(t) messbar und an den ersten Passivitätsregler (104) übermittelbar ist, wobei die Antwortgröße fsb(t) oder fsg(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TB im Kommunikationskanal (103) als Antwortgröße fsb(t-TB) oder fsg(t-TB) vom ersten Passivitätsregler (104) empfangen wird, und wobei die Antwortgröße fSb(t-TB) oder fsg(t-TB) durch den ersten Passivitätsregler (104) regelbar ist und als geregelte Antwortgröße fmd(t) an das Master-System (101 ) übermittelbar ist, a response variable f sb (t) can be calculated by the slave system (102) on the basis of the controllable control variable x s < j (t) or a response variable f sg (t) can be measured and communicated to the first passivity controller (104) the response quantity f sb (t) or f sg (t) is received by the first passivity controller (104) as a response variable f sb (tT B ) or f sg (tT B ) due to the transmission delay T B in the communication channel (103), and wherein the Answer size f S b (tT B ) or f sg (tT B ) by the first passivity controller (104) is controllable and as a controlled response variable f md (t) to the master system (101) can be transmitted,
- durch das Slave-System (102) zur Ansteuerung des Master-Systems (101 ) auf Basis eines Slave-Systemzustandes zur Zeit t eine Steuergröße xs(t) erzeugbar und an den ersten Passivitätsregler (104) übermittelbar ist, wobei die - By the slave system (102) for controlling the master system (101) based on a slave system state at time t a control variable x s (t) can be generated and transmitted to the first passivity controller (104), wherein the
Steuergröße xs(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TB im Control variable x s (t) due to the transmission delay T B in
Kommunikationskanal (103) als Steuergröße xs(t-TB) vom ersten Communication channel (103) as a control variable x s (tT B ) from the first
Passivitätsregler (104) empfangen wird, und wobei die Steuergröße xs(t-TB) durch den ersten Passivitätsregler (104) regelbar ist und als geregelte Steuergröße xmd(t) an das Master-System (101 ) übermittelbar ist, Passivitätsregler (104) is received, and wherein the control variable x s (tT B ) by the first passivity controller (104) is controllable and regulated Control variable x md (t) can be transmitted to the master system (101),
- durch das Master-System (101 ) auf Basis der regelbaren Steuergröße xmd(t) eine Antwortgröße fmb(t) berechenbar oder eine Antwortgröße fmg(t) messbar und an den zweiten Passivitätsregler (105) übermittelbar ist, wobei die Antwortgröße fmb(t) oder fmg(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TA im a response variable f mb (t) can be calculated by the master system (101) on the basis of the controllable control variable x md (t) or a response variable f mg (t) can be measured and transmitted to the second passivity controller (105), the response variable f mb (t) or f mg (t) due to the transmission delay T A im
Kommunikationskanal (103) als Antwortgröße fmb(t-TA) oder fmg(t-TA) vom zweiten Passivitätsregler (105) empfangen wird, und wobei die Antwortgröße fmb(t-TA) oder fmg(t-TA) durch den zweiten Passivitätsregler (105) regelbar ist und als geregelte Antwortgröße fsd(t) an das Slave-System (102) übermittelbar ist,Communication channel (103) as response variable f mb (tT A ) or f mg (tT A ) is received from the second passivity controller (105), and wherein the response variable f mb (tT A ) or f mg (tT A ) by the second passivity controller ( 105) is controllable and can be transmitted as a controlled response variable f sd (t) to the slave system (102),
- durch den ersten Passivitätsregler (104) auf Basis eines der Paare: xs(t-TB) und fmb(t), oder Xs(t-Tß) und fmg(t), oder xm(t) und fsb(t-TB), oder xm(t) und fsg(t-TB) eine Energiegröße E^t) ermittelbar ist, (X s (t T B) and f mb (t), or Xs (tt ss) and f mg (t) or x m (t) and f sb: through the first passive controller (104) based on one of the pairs - tT B ), or x m (t) and f sg (tT B ) an energy quantity E ^ t) can be determined,
- durch den zweiten Passivitätsregler (105) auf Basis eines der Paare: xs(t) und fmb(t-TA), oder xs(t) und fmg(t-TA), oder xJt-T und fsb(t), oder xm(t-TA) und fsg(t) eine Energiegröße E2(t) ermittelbar und über den Kommunikationskanal (103) an den ersten Passivitätsregler (104) übertragbar ist, wobei die Energiegröße E2(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TB im Kommunikationskanal (103) als Energiegröße E2(t-TB) vom ersten Passivitätsregler (104) empfangen wird,by the second passivity controller (105) on the basis of one of the pairs: x s (t) and fmb (tT A ), or x s (t) and f mg (tT A ), or xJt-T and f sb (t) , or x m (tT A ) and f sg (t) an energy quantity E 2 (t) can be determined and transmitted via the communication channel (103) to the first passivity controller (104), wherein the energy quantity E 2 (t) due to the transmission delay T B in the communication channel (103) is received as energy quantity E 2 (tT B ) from the first passivity controller (104),
- durch den ersten Passivitätsregler (104) die Steuergröße xmd(t) und/oder die Antwortgröße fmd(t) derart ermittelbar ist/sind, dass gilt: E2(t-TB) - E^t) > 0 für alle Zeiten t, the control variable x md (t) and / or the response variable f md (t) can be determined by the first passivity controller (104) in such a way that E 2 (tT B ) - E t)> 0 for all times t,
- durch den zweiten Passivitätsregler (105) auf Basis eines der Paare: xs(t) und fmb(t-TA), oder xs(t) und fmg(t-TA), oder xm(t-TA) und fsb(t), oder xm(t-TA) und fsg(t) eine Energiegröße E3(t) ermittelbar ist, by the second passivity controller (105) based on one of the pairs: x s (t) and fmb (tT A ), or x s (t) and f mg (tT A ), or x m (tT A ) and f sb (t), or x m (tT A ) and f sg (t) an energy quantity E 3 (t) can be determined,
- durch den ersten Passivitätsregler (104) auf Basis eines der Paare: xs(t-TB) und fmb(t), oder xs(t-TB) und fmg(t), oder xm(t) und fsb(t-TA), oder xm(t) und fsg(t-TA) eine Energiegröße E4(t) ermittelbar und über den Kommunikationskanal (103) an den zweiten Passivitätsregler (105) übertragbar ist, wobei die Energiegröße E4(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TA im Kommunikationskanal (103) als Energiegröße E4(t-TA) vom zweiten Passivitätsregler (105) empfangen wird, undby the first passivity controller (104) based on one of the pairs: x s (tT B ) and f mb (t), or x s (tT B ) and f mg (t), or x m (t) and f sb (tT A ), or x m (t) and f sg (tT A ) an energy quantity E 4 (t) can be determined and transmitted via the communication channel (103) to the second passivity controller (105), wherein the energy quantity E 4 (t ) is received by the second passivity controller (105) as energy quantity E 4 (tT A ) due to the transmission delay T A in the communication channel (103), and
- durch den zweiten Passivitätsregler (105) die Steuergröße x^t) und/oder die Antwortgröße fmd(t) derart ermittelbar ist/sind, dass gilt: E4(t-TA) - E3(t) 2 0 für alle Zeiten t, - The control variable x ^ t) and / or the response variable f md (t) can be determined by the second passivity controller (105) such that E 4 (tT A ) -E 3 (t) 2 0 for all times t,
wobei die Paare: xm(t) und fsb(t-TB), xm(t) und fsg(t-TB), j^t) und fmb(t-TA), xs(t) und fm9(t-TA), xs(t-TB) und fmb(t), xs(t-TB) und fmg(t), xm(t-TA) und fsb(t), und Xm(t-TA) und fsg(t) konjugierte Größen sind. where the pairs: x m (t) and f sb (tT B ), x m (t) and f sg (tT B ), j ^ t) and f mb (tT A ), x s (t) and fm 9 (tT A ), x s (tT B ) and f mb (t), x s (tT B ) and f mg (t), x m (tT A ) and f sb (t), and Xm (tT A ) and f sg (t) are conjugate quantities.
2. Kontroll-Netzwerk gemäß Anspruch 1 , 2. Control network according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergrößen xm(t), xm(t-TA), xSd(t), xs(t), xs(t-TB), und xmd(t) Flussgrößen, wie insbesondere erste Zeitableitungen errechneter oder gemessener Positionen oder errechnete oder gemessene characterized in that the control variables x m (t), x m (tT A ), x S d (t), x s (t), x s (tT B ), and x md (t) flow quantities, in particular first Time derivatives of calculated or measured positions or calculated or measured
Geschwindigkeiten sind, und die Antwortgrößen fsb(t), fSb(t-TB), fmd(t),fsg(t), fSg(t-TB), fmb(t). fmb(t-TA), fmd(t), fmg(t), und fmg(t-TA) Potentialgrößen, wie insbesondere errechnete oder gemessene mechanische Kräfte sind. Speeds are, and the response quantities are f sb (t), f S b (t B ), f m d (t), f sg (t), f S g (t B ), f mb (t). fmb (tT A ), fmd (t), f mg (t), and f m g (tT A ) are potential quantities, such as, in particular, calculated or measured mechanical forces.
3. Kontroll-Netzwerk gemäß Anspruch 1 , 3. Control network according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergrößen xm(t), xm(t-TA), xsd(t), *s(t). XS -TB), und xmd(t) Potentialgrößen, wie insbesondere errechnete oder gemessene mechanische Kräfte sind, und die Antwortgrößen fsb(t), fSb(t-TB), fmd(t),fsg(t), fsg(t-TB), fmb(t), fmb(t-TA), fmd(t), fmg(t), und fmg(t-TA) Flussgrößen, wie insbesondere erste Zeitableitungen errechneter oder gemessener Positionen oder errechnete oder gemessene Geschwindigkeiten sind. characterized in that the control variables x m (t), x m (tT A ), x sd (t), * s (t). X is S -T), and x md (t) Potential sizes, such as in particular calculated or measured mechanical forces, and the response variables f sb (t), f S b (tT B) fmd, (t), FSG (t), fsg (tT B), f m b (t), f m b (t t A), f md (t), f mg (t) and f mg (tT A) flow variables, such as in particular first time derivatives calculated or measured positions or calculated or measured speeds.
4. Kontroll-Netzwerk gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Control network according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kontroll-Netzwerk ein  characterized in that the control network a
Telepräsenzsystems darstellt.  Represents telepresence system.
5. Verfahren zur Passivierung eines Kontroll-Netzwerks, umfassend ein Master- System (101), und ein über einen bi-direktionalen Kommunikationskanal (103) mit dem Master-System (101) verbundenes Slave-System (102), wobei der A method of passivating a control network comprising a master system (101) and a slave system (102) connected to the master system (101) via a bi-directional communication channel (103), wherein the
Kommunikationskanal (103) eine zeitvariable Übertragungsverzögerung TA von dem Master-System (101) in Richtung Slave-System (102) und eine zeitvariable Communication channel (103) a time-varying transmission delay T A from the master system (101) in the direction of the slave system (102) and a time-variable
Übertragungsverzögerung TB von dem Slave-System (102) in Richtung Master- System (101) aufweist, zwischen dem Master-System (101) und dem Transmission delay T B from the slave system (102) towards the master system (101), between the master system (101) and the
Kommunikationskanal (103) ein erster Passivitätsregler (104) und zwischen dem Kommunikationskanal (103) und dem Slave-System (102) ein zweiter  Communication channel (103) a first passivity controller (104) and between the communication channel (103) and the slave system (102) a second
Passivitätsregler (105) geschaltet ist, mit folgenden Schritten:  Passivity regulator (105) is connected, with the following steps:
- Erzeugen einer Steuergröße xm(t) zur Ansteuerung des Slave-Systems (102) durch das Master-System (101) und Übermitteln der Steuergröße xm(t) an den zweiten Passivitätsregler (105), wobei die Steuergröße xm(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TA im Kommunikationskanal (103) als Steuergröße xm(t-TA) von dem zweiten Passivitätsregler (105) empfangen wird, und wobei die Steuergröße xm(t-TA) durch den zweiten Passivitätsregler (105) geregelt wird und als geregelte Steuergröße xsd(t) an das Slave-System (102) übermittelt wird, - auf Basis der regelbaren Steuergröße xsd(t) Berechnen einer Antwortgröße fsb(t) oder Messen einer Antwortgröße fS9(t) durch das Slave-System (102) und Übermitteln der Antwortgröße fsb(t) oder fs9(t) an den ersten Passivitätsregler- Generating a control variable x m (t) for driving the slave system (102) by the master system (101) and transmitting the control variable x m (t) to the second passivity controller (105), wherein the control variable x m (t ) is received as a control variable x m (tT A ) from the second passivity controller (105) due to the transmission delay T A in the communication channel (103), and wherein the control variable x m (tT A ) is controlled by the second passivity controller (105) and controlled control variable x sd (t) is transmitted to the slave system (102), on the basis of the controllable control variable x sd (t), calculating a response variable f sb (t) or measuring a response variable f S9 (t) by the slave system (102) and transmitting the response variable f sb (t) or f s9 (t ) to the first passivity controller
(104) , wobei die Antwortgröße fsb(t) oder fs9(t) aufgrund der (104), wherein the response quantity f sb (t) or f s9 (t) due to
Übertragungsverzögerung TB im Kommunikationskanal (103) als Antwortgröße fsb(t-Tß) oder fsg(t-TB) vom ersten Passivitätsregler (104) empfangen wird, und wobei die Antwortgröße fSb(t-TB) oder fsg(t-TB) vom ersten Passivitätsregler (104) geregelt wird und als geregelte Antwortgröße fmd(t) an das Master-System (101 ) übermittelt wird, Transmission delay T B in the communication channel (103) as a response variable fsb (t-Tß) or f sg (tT B ) is received from the first passivity controller (104), and wherein the response size f s b (tT B ) or f sg (tT B ) is controlled by the first passivity controller (104) and transmitted as a controlled response variable f md (t) to the master system (101),
- auf Basis eines Slave-Systemzustandes zur Zeit t Erzeugen einer Steuergröße xs(t) durch das Salve-System (102) und Übermitteln der Steuergröße xs(t) an den ersten Passivitätsregler (104), wobei die Steuergröße xs(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TB im Kommunikationskanal (103) als Steuergröße Xs(t- ß) vom ersten Passivitätsregler (104) empfangen wird, und wobei die Steuergröße xs(t-TB) vom ersten Passivitätsregler (104) geregelt wird und als geregelte Steuergröße xmd(t) an das Master-System (101 ) übermittelt wird,on the basis of a slave system state at time t, generating a control variable x s (t) by the salvo system (102) and transmitting the control variable x s (t) to the first passivity controller (104), the control variable x s (t ) due to the transmission delay T B in the communication channel (103) (as a control variable Xs t ß) of the first passive controller (104) is received, and wherein the control variable x s (t T B) (from the first passivity controller 104) is controlled and as a regulated control variable x md (t) is transmitted to the master system (101),
- auf Basis der geregelten Steuergröße xmd(t) Berechnen einer Antwortgröße fmb(t) oder Messen einer Antwortgröße fm9(t) durch das Master-System (101 ) und Übermitteln der Antwortgröße fmb(t) oder fmg(t) an den zweiten Passivitätsregleron the basis of the controlled control variable x md (t), calculating a response variable f mb (t) or measuring a response variable f m9 (t) by the master system (101) and transmitting the response variable f mb (t) or f mg (t ) to the second passivity controller
(105) , wobei die Antwortgröße fmb(t) oder fm9(t) aufgrund der (105), where the response variable f mb (t) or f m9 (t) due to
Übertragungsverzögerung TA im Kommunikationskanal (103) als Antwortgröße fmb(t-TA) oder fmg(t-TA) vom zweiten Passivitätsregler (105) empfangen wird, und wobei die Antwortgröße fmb(t-TA) oder fmg(t-TA) durch den zweiten Transmission delay T A in the communication channel (103) as response size fmb (tT A ) or f mg (tT A ) from the second passivity controller (105) is received, and wherein the response size f m b (tT A ) or f mg (tT A ) by the second
Passivitätsregler (105) geregelt wird und als geregelte Antwortgröße f^t) an das Slave-System (102) übermittelt wird,  Passivitätsregler (105) is regulated and as a controlled response variable f ^ t) is transmitted to the slave system (102),
- auf Basis eines der Paare: xs(t-TB) und fmb(t), oder xs(t-TB) und fmg(t), oder xm(t) und fsb(t-TB), oder xm(i) und fsg(t-TB) Ermitteln einer Energiegröße E^t) durch den ersten Passivitätsregler (104), on the basis of one of the pairs: x s (tT B ) and f mb (t), or x s (tT B ) and f mg (t), or x m (t) and f sb (tT B ), or x m (i) and f sg (tT B ) determining an energy quantity E ^ t) by the first passivity controller (104),
- auf Basis eines der Paare: xs(t) und fmb(t-TA), oder xs(t) und fmg(t-TA), oder xm(t- TA) und fsb(t), oder xm(t-TA) und fsg(t) Ermitteln eine Energiegröße E2(t) durch den zweiten Passivitätsregler (105) und Übertragen der Energiegröße E2(t) über den Kommunikationskanal (103) an den ersten Passivitätsregler (104), wobei die Energiegröße E2(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TB im on the basis of one of the pairs: x s (t) and f mb (tT A ), or x s (t) and f mg (tT A ), or x m (t-T A ) and f sb (t), or x m (tT A ) and f sg (t) determine an energy quantity E 2 (t) by the second passivity controller (105) and transfer the energy quantity E 2 (t) to the first passivity controller (104) via the communication channel (103) , wherein the energy quantity E 2 (t) due to the transmission delay T B in
Kommunikationskanal (103) als Energiegröße E2(t-TB) vom ersten Communication channel (103) as energy quantity E 2 (tT B ) from the first
Passivitätsregler (104) empfangen wird,  Passivity regulator (104) is received,
- Ermitteln der Steuergröße xmd(t) und/oder der Antwortgröße fmd(t) derart, dass gilt: E2(t-TB) - E^t) s 0 für alle Zeiten t, - auf Basis eines der Paare: xs(t) und fmb(t-TA), oder xs(t) und fmg(t-TA), oder xm(t- TA) und fsb(t), oder xm(t-TA) und fsg(t) Ermitteln einer Energiegröße E3(t) durch den zweiten Passivitätsregler (105), Determining the control variable x md (t) and / or the response variable f md (t) in such a way that E 2 (t B ) - E t) s 0 for all times t, on the basis of one of the pairs: x s (t) and f m b (tT A ), or x s (t) and f mg (tT A ), or x m (t-T A ) and f sb (t) , or x m (tT A ) and f sg (t) determining an energy quantity E 3 (t) by the second passivity controller (105),
- auf Basis eines der Paare: xs(t-TB) und fmb(t), oder xs(t-TB) und fmg(t), oder xm(t) und fSb(t-TA), oder xm(t) und fsg(t-TA) Ermitteln einer Energiegröße E4(t) durch den ersten Passivitätsregler (104) und Übertragen der Energiegröße E4(t) über den Kommunikationskanal (103) an den zweiten Passivitätsregler (105), wobei die Energiegröße E4(t) aufgrund der Übertragungsverzögerung TA im on the basis of one of the pairs: x s (tT B ) and f mb (t), or x s (tT B ) and f mg (t), or x m (t) and f s b (tT A ), or x m (t) and f sg (tT A ) determining an energy quantity E 4 (t) by the first passivity controller (104) and transmitting the energy quantity E 4 (t) via the communication channel (103) to the second passivity controller (105) wherein the energy quantity E 4 (t) due to the transmission delay T A in
Kommunikationskanal (103) als Energiegröße E4(t-TA) vom zweiten Passivitätsregler (105) empfangen wird, und Communication channel (103) is received as energy quantity E 4 (tT A ) from the second passivity controller (105), and
- Ermitteln der Steuergröße x^t) und/oder der Antwortgröße fmd(t) durch den zweiten Passivitätsregler (105) derart, dass gilt: E4(t-TA) - E3(t) > 0 für alle Zeiten t, - determining the control variable x ^ t) and / or the response variable f md (t) by the second passivity controller (105) such that E 4 (tT A ) -E 3 (t)> 0 for all times t,
wobei die Paare: xm(t) und fSb(t-TB), xm(t) und fsg(t-TB), xs(t) und fmb(t-TA), xs(t) und fmg(t-TA), xs(t-TB) und fmb(t), xs(t-TB) und fmg(t), xm(t-TA) und fsb(t), und xm(t-TA) und fsg(t) konjugierte Größen sind. wherein the pairs: x m (t) and f S b (t T B), x m (t) and f sg (tT B), x s (t) and f mb (t T A), x s (t) and f mg (tT A ), x s (tT B ) and fmb (t), x s (tT B ) and f mg (t), x m (t-TA) and f sb (t), and x m ( tT A ) and f sg (t) are conjugate quantities.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, 6. The method according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergrößen xm(t), xm(t-TA), x^t), xs(t), xs(t-TB), und xmd(t) Flussgrößen, wie insbesondere erste Zeitableitungen errechneter oder gemessener Positionen oder errechnete oder gemessene Geschwindigkeiten sind, und die Antwortgrößen fsb(t), fSb(t-TB), fmd(t),fsg(t), fsg(t-TB), W , fmb(t-TA), fmd(t), fmg(t), und fmg(t-TA) Potentialgrößen, wie insbesondere errechnete oder gemessene mechanische Kräfte sind. characterized in that the control variables x m (t), x m (tT A ), x ^ t), x s (t), x s (tT B ), and x md (t) flow quantities, in particular calculated as first time derivatives or measured positions or calculated or measured velocities, and the response quantities f sb (t), f S b (t B ), f m d (t), f sg (t), f sg (t B ), W, fmb (tT A ), f md (t), f mg (t), and f mg (tT A ) are potential quantities, such as, in particular, calculated or measured mechanical forces.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, 7. The method according to claim 5 or 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergrößen xm(t), xm(t-TA), xSd(t), xs(t). Xs(t-TB), und xmd(t) Potentialgrößen, wie insbesondere errechnete oder gemessene mechanische Kräfte sind, und die Antwortgrößen fsb(t), fSb(t-TB), fmd(t),fsg(t), fsg(t-TB), fmb(t), fmb(t-TA), fmd(t), fmg(t), und fmg(t-TA) Flussgrößen, wie insbesondere erste Zeitableitungen errechneter oder gemessener Positionen oder errechnete oder gemessene Geschwindigkeiten sind. characterized in that the control variables x m (t), x m (tT A ), x S d (t), x s (t). Xs (t T B), and x md (t) Potential sizes, such as in particular calculated or measured mechanical forces, and the response variables f sb (t), f S b (t T B), FMD (t), f sg (t) , f sg (tT B ), f mb (t), f mb (tT A ), f md (t), f mg (t), and f mg (tT A ) flow quantities, in particular first time derivatives of calculated or measured positions or calculated or measured speeds.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, 8. The method according to any one of claims 5 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kontroll-Netzwerk ein  characterized in that the control network a
Telepräsenzsystems darstellt.  Represents telepresence system.
PCT/DE2012/000739 2011-09-25 2012-07-23 Control network and method for passivating a control network WO2013041069A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020147011260A KR101991379B1 (en) 2011-09-25 2012-07-23 Control network and method for passivating a control network
EP12783082.6A EP2758214A1 (en) 2011-09-25 2012-07-23 Control network and method for passivating a control network

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011114116.6 2011-09-25
DE102011114116.6A DE102011114116B4 (en) 2011-09-25 2011-09-25 Control network and process for passivation of a control network

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013041069A1 true WO2013041069A1 (en) 2013-03-28

Family

ID=47143464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2012/000739 WO2013041069A1 (en) 2011-09-25 2012-07-23 Control network and method for passivating a control network

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2758214A1 (en)
KR (1) KR101991379B1 (en)
DE (1) DE102011114116B4 (en)
WO (1) WO2013041069A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107463095B (en) * 2017-07-20 2020-09-15 南京邮电大学 Design method of output feedback controller with time-varying sampling period
DE102020113409B4 (en) 2019-05-17 2022-03-17 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Method of controlling a slave system using a master system
CN113601508B (en) * 2021-08-16 2022-07-08 山东大学 Robot motion control method and system and robot

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6144884A (en) 1998-04-17 2000-11-07 Massachusetts Institute Of Technology Teleoperation with variable delay
US20050231480A1 (en) * 2004-04-20 2005-10-20 Gwangju Institute Of Science And Technology Method of stabilizing haptic interface and haptic system using the same
US7027965B2 (en) 2000-09-13 2006-04-11 The University Of Washington Time domain passivity control of haptic interfaces
US20060290311A1 (en) * 2005-06-28 2006-12-28 Nikhil Chopra Method and System for Synchronizing Networked Passive Systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6144884A (en) 1998-04-17 2000-11-07 Massachusetts Institute Of Technology Teleoperation with variable delay
US7027965B2 (en) 2000-09-13 2006-04-11 The University Of Washington Time domain passivity control of haptic interfaces
US20050231480A1 (en) * 2004-04-20 2005-10-20 Gwangju Institute Of Science And Technology Method of stabilizing haptic interface and haptic system using the same
US20060290311A1 (en) * 2005-06-28 2006-12-28 Nikhil Chopra Method and System for Synchronizing Networked Passive Systems

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
B. HANNAFORD; J.H. RYU, IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS AND AUTOMATION, vol. 18, no. 1, February 2002 (2002-02-01)
J. ARTIGAS ET AL.: "Time Domain Passivity Control-based Telepresence with Time Delay", PROC. 2006 IEEE/RSJ, INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTICS AND SYSTEMS, 9 October 2006 (2006-10-09)
SECCHI C ET AL: "Transparency in Port-Hamiltonian-Based Telemanipulation", IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 24, no. 4, 1 August 2008 (2008-08-01), pages 903 - 910, XP011332755, ISSN: 1552-3098, DOI: 10.1109/TRO.2008.924941 *
See also references of EP2758214A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011114116A1 (en) 2013-03-28
DE102011114116B4 (en) 2014-05-28
EP2758214A1 (en) 2014-07-30
KR101991379B1 (en) 2019-06-21
KR20140081845A (en) 2014-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3372453B1 (en) Steer by wire system and method for exchanging data in a steer by wire system
EP1685026A1 (en) Method for load limitation in drive systems for a high lift system for aeroplanes
DE102020113409B4 (en) Method of controlling a slave system using a master system
DE102016009655A1 (en) Method for operating a vehicle
EP3605256B1 (en) System and method for monitoring the condition of an unmanned aerial vehicle
DE102007039332A1 (en) Driver`s hand contact condition detecting method for use in vehicle, involves evaluating driver steering moment using condition observer, and detecting contact condition between hands and handle by hand-off detector using evaluated moment
DE102014205180A1 (en) Method and device for operating a vehicle
EP2950175A1 (en) Process and apparatus for the test of a control device
EP3725472A1 (en) Method for determining a trajectory of a robot
DE102010035825A1 (en) Control system and apparatus for generating a virtual real-time model
DE102017005173A1 (en) Method for operating a vehicle
DE102019203712B4 (en) Method for training at least one algorithm for a control unit of a motor vehicle, computer program product, motor vehicle and system
EP0347415A1 (en) Appliance for exchanging movements or positions.
DE102011114116B4 (en) Control network and process for passivation of a control network
DE102013220526A1 (en) Fail-safe sensor architecture for driver assistance systems
DE69737528T2 (en) Remote control system for remote manipulation and remote control arrangement using this
EP1418105B1 (en) Device and method to simulate a pedal characteristic
DE10201018B4 (en) Neural network, optimization method for setting the connection weights of a neural network and analysis methods for monitoring an optimization method
DE102018214900A1 (en) Steer-by-wire steering system for a vehicle and method for operating a steer-by-wire steering system for a vehicle
DE102014004115B3 (en) Control network with a haptic input device
DE102019101659A1 (en) Method for operating a steer-by-wire steering device for a vehicle and steer-by-wire steering device
DE102014217973A1 (en) Method and system for secure communication
DE102007052980A1 (en) Method for representing operational behavior of wind energy plant, involves representing wind energy plant three-dimensionally by visualization unit, which selects computed operational data sequentially from simulation unit
EP0999484A1 (en) Trimming method for aligning a simulation system with a controlled reference system
DE102013021689A1 (en) External load for an aircraft with universal control interface

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12783082

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2012783082

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012783082

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147011260

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A