Русская версия English version

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

Аннотация на русском языке: 

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.

Список литературы на русском языке: 

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.

Ключевые слова на русском языке: 
манипуляционный робот, двухканальная САУ, грамианный метод, полиномиальный регулятор, робастность системы, управляемость объекта, наблюдаемость объекта, вариации параметров объекта
Ключевые слова на английском языке: 
manipulative robot, two-channel ACS, Gramian method, polynomial regulator, robustness of the object, controllability of the object, observability of the object, variation of object parameters
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2024.1.076-084
Количество скачиваний: 
20