Singularly Perturbed Layered Control of Deformable Bodies

要約

可変曲率モデリング ツールは、無限の自由度の変形可能なボディや構造を制御する正確な手段を提供します。
ただし、順方向および逆方向のニュートン オイラー力学には、高い計算コストが伴います。
軟質材料に課される離散化されたコセラットロッドにわたる区分的に一定のひずみを仮定して、複合的な２つの時間スケールの特異的に摂動される非線形バックステッピング制御スキームがここで導入される。
これは、ソフト構造に対する再帰的ニュートン・オイラー力学の長い計算時間を軽減するためです。
私たちの貢献は 3 つの側面から構成されています。(i) 摂動パラメータを導入することにより、システムのニュートン・オイラー力学を 2 つの結合されたサブダイナミクスに分解します。
(ii) 次に、各サブシステムのダイナミクスを調整するための安定化コントローラーのセットを規定します。
(iii) 相互接続された特異的に摂動されたシステムを研究し、その安定性を分析します。

要約(オリジナル)

Variable curvature modeling tools provide an accurate means of controlling infinite degrees-of-freedom deformable bodies and structures. However, their forward and inverse Newton-Euler dynamics are fraught with high computational costs. Assuming piecewise constant strains across discretized Cosserat rods imposed on the soft material, a composite two time-scale singularly perturbed nonlinear backstepping control scheme is here introduced. This is to alleviate the long computational times of the recursive Newton-Euler dynamics for soft structures. Our contribution is three-pronged: (i) we decompose the system’s Newton-Euler dynamics to a two coupled sub-dynamics by introducing a perturbation parameter; (ii) we then prescribe a set of stabilizing controllers for regulating each subsystem’s dynamics; and (iii) we study the interconnected singularly perturbed system and analyze its stability.

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