Синтез робастной системы управления манипуляционным роботом с полиномиальными регуляторами на основе грамианного метода
А.М. Аббясов, С.В. Тарарыкин, А.А. Анисимов, В.В. Аполонский
Вестник ИГЭУ, 2024 г. выпуск 1, сс. 76—84
Скачать PDF
Состояние вопроса. Ввиду того что манипуляционные роботы могут иметь несколько каналов управления, а их нелинейные взаимосвязи координат приводят к внутренним параметрическим возмущениям, наряду с вариациями механических параметров эффективным способом улучшения качества управления такими объектами представляется применение грамианных методов синтеза робастных систем автоматического управления.
Материалы и методы. При разработке робастной системы управления манипуляционным роботом применяется метод полиномиального модального управления: осуществляется синтез локальных регуляторов для обоих звеньев манипулятора и синтез централизованного регулятора с использованием модели объекта, скорректированной грамианным методом. Расчеты регулятора по линейной модели двухзвенного робота-манипулятора и анализ переходных характеристик перемещения его звеньев осуществляются в программном комплексе MATLAB.
Результаты. Предлагается методика синтеза робастной системы управления манипуляционным роботом, основанная на линеаризованной математической модели объекта управления с динамическим (полиномиальным) регулятором, направленная на изменение сингулярных чисел грамианов управляемости и наблюдаемости и последующий расчет централизованного регулятора для управления исходным нелинейным объектом.
Выводы. Использование модифицированной модели объекта позволяет улучшить робастные свойства и повысить быстродействие системы управления нелинейным робототехническим объектом при сохранении апериодического характера процессов в условиях взаимного влияния звеньев и вариаций параметров. Предложенный метод позволяет повысить качество управления манипуляционными роботами и их производительность в условиях интенсификации технологических производств.
1. Robotics: Modeling, Planning and Control / B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo. – Springer-Verlag, 2009. – 644 p.
2. Lynch K.M., Park F.G. Modern Robotics: Mechanics, Planning and Control. – Cambridge: Cambridge University Press, 2017. – 642 p.
3. Bishop R.H. Mechatronic System Control, Logic and Data Acquisition. The Mechatronic Handbook. – Second Edition. – N.Y.: CRC Press, Taylor and Francis Group, 2008. – 755 p.
4. Bolton W. Mechatronic: Electronic Control Systems in Mechanical and Electrical Engineering. – Sixth Edition. – Harlow. Edinburgh Gate: Pearson Education Limited, 2015. – 663 p.
5. Levin W.S. Control System Advanced Methods. The Control Handbook. – Second Edition. – N.Y.: CRC Press, Taylor and Francis Group, 2011. – 1702 p.
6. Тарарыкин С.В., Тютиков В.В. Робастное модальное управление динамическими системами // А и Т. – 2002. – № 5. – С. 41–55.
7. Поляк Б.Т., Щербаков П.С. Робастная устойчивость и управление. – М.: Наука, 2002. – 303 с.
8. Анисимов А.А., Тарарыкин С.В. Итерационный метод структурно-параметрического синтеза робастных систем с регуляторами состояния на основе грамианного подхода // Изв. РАН. Т и СУ. – 2018. – № 4. – С. 42–56.
9. Анисимов А.А., Соколов К.Е., Тарарыкин С.В. Разработка робастной системы управления манипуляционным роботом с использованием аппарата грамианов // Изв. РАН. Т и СУ. – 2022. – № 2. – С. 162–176.
10. Крутько П.Д. Полиномиальные уравнения и обратные задачи динамики управляемых систем // Изв. РАН. Техн. кибернетика. – 1986. – № 1. – С. 125–133.
11. Гайдук А.Р. Теория и методы аналитического синтеза систем автоматического управления (полиномиальный подход). – М.: Физматлит, 2012. – 360 с.
12. Аббясов А. М., Тарарыкин С.В. Синтез робастной системы управления транспортированием длинномерного материала на основе грамианного метода // Вестник ИГЭУ. – 2023. – Вып. 4. – С. 54–62.