К задаче улучшения точности позиционирования робота-манипулятора в условиях неполноты информации
Аннотация
Получен алгоритм управления движением манипуляционного робота (МР) по программной траектории методом функций Ляпунова. Метод использует декомпозицию исходной многосвязной нелинейной системы на подсистемы и реализует возможность децентрализованного управления каждым из подвижных звеньев МР. Управляющий сигнал формируется с учетом динамики механической системы МР и электроприводов. При построении системы управления вычисляются коэффициенты уравнений динамики нелинейной системы, построенных в форме уравнений Лагранжа – Максвелла. Управление для исходной нелинейной системы получено в явном виде. Исследована устойчивость динамической системы во всем фазовом пространстве и ее диссипативность в области фазового пространства при существенном влиянии возмущающих моментов в рабочих режимах. Для их компенсации в закон управления введена адаптивная добавка сигнального типа, обеспечивающая работоспособность системы при значительных скоростях изменения силовых моментов на выходных валах приводов. Учтено влияние ошибок измерения вектора состояния МР на формирование управления.
В программном продукте Acsocad по математической модели звена МР составлена структурная схема с подсистемами градиентной настройки и сигнальной подстройки. Рассматривается движение одного звена по программной траектории. Для учета влияния шума измерений на значения тока, скорости и положения в систему введены блоки, добавляющие случайный сигнал, имеющий нормальное распределение. Выполнено моделирование в условиях отсутствия и влияния шума на измерения как при постоянных значениях настраиваемых коэффициентов, так и с использованием метода градиентной настройки коэффициентов. Построены кривые оптимальных значений коэффициентов для получения минимального значения отклонения от программной траектории. Показана эффективность использования методов градиентной настройки и сигнальной подстройки при движении МР в условиях неполноты информации.
Ключевые слова
Полный текст:
PDF (English)Литература
Lychak M.M. [Robust Dissipativity of Discrete Systems and Its Study by Means of a Sequence of Sets of Lyapunov Function]. Cybernetics and Systems Analysis, 2008, no. 2, pp. 13–23. (in Russ.) DOI: 10.1007/s10559-008-0016-7
Kuntsevich V.M., Lychak M.M. [Elements of the Theory of Evolution of Sets and the Stability of These Processes]. Cybernetics, 1983, no. 1, pp. 105–111. (in Russ.)
Kuntsevich V.M., Lychak M.M. Sintez sistem avtomaticheskogo upravleniya s pomoshch'yu funktsiy Lyapunova [Synthesis of the System of Automatic Control by Lyapunov Functions]. Moscow, Nauka, 1977. 399 p.
Bortsov Yu.A., Polyakhov N.D. Elektromekhanicheskie sistemy s adaptivnym i modal'nym upravleniem [Electromechanical Systems with Adaptive and Modal Control]. Leningrad, Energoatomizdat, 1984. 214 p.
Korenev, G.V. Tselenapravlennaya mekhanika upravlyaemykh manipulyatorov [Object Oriented Mechanics of Controlled Manipulators]. Moscow, Nauka, 1979. 447 p.
Kuntsevich V.M., Lychak M.M. Sintez optimal'nykh i adaptivnykh sistem upravleniya: Igrovoy podkhod [The Synthesis of Optimal and Adaptive Control Systems: Game Approach]. Kiev, Nauk. dumka, 1985. 247 p.
Kuntsevich V.M. Set-valued Estimation of State and Parameter Vectors within Adaptive Control Systems. Bounding Approaches to System Identification, 1996, pp. 239–259. DOI: 10.1007/978-1-4757-9545-5_15
Kuntsevich V.M. [Guaranteed Results in the Problems of Parametric Identification and Estimations of State Vector (Filtration) under Slowly Changeable Restricted Obstacles of Changes]. Problems of Control and Information Science, 2006, no. 4, pp. 50–57. (in Russ.)
Kuntsevich V.M., Kurzhanskii A.B. [Fields of Achievement of Linear and Some Classes of Nonlinear Systems of Discrete Systems and Their Control]. Problems of Control and Information Science, 2010, no. 1, pp. 5–21. (in Russ.)
Kuntsevich V.M., Kuntsevich A.V. [Invariant Sets of the Set of Linear and Nonlinear Discrete Systems with Restricted Disturbances]. Automatics and Telemechanics, 2012, no. 1, pp. 92–106. (in Russ.)
Kuntsevich V.M. [Control of the Set of Linear and Nonlinear Dynamic Systems at the Measurements with Restricted Obstacles]. Trudy instituta matematiki i mekhaniki UrO RAN [The Research Papers of the Institute of Mathematics and Mechanics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences]. Ekaterinburg, UB RAS, 2014, vol. 20, no. 4, pp. 178–186.
Shiryaev V.I. Synthesis of Control of Linear Systems in Incomplete Information. Journal of Computer and Systems Sciences International, 1994, no. 3, pp. 229–237.
Shiryaev V.I. [Problems of Control by Dynamic Systems with Incomplete Information]. Mechatronics, 2001, no. 8, pp. 2–5. (in Russ.)
Shiryaev V.I., Dolbenkov V.I., Il'in E.D., Podivilova E.O. [Estimation of the State of Dynamic System in the Conditions of Indeterminacy]. Ekstremal'naya robototekhnika: sb. dokl. Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. [Extreme Robotic Technology: International Conference Abstracts]. St. Petersburg, Politekhnika-servis, 2011, pp. 234–243.
Fokin L.A., Shiryaev V.I. Preliminary Comparison of Kalman and Minimax Approaches to Error Estimation of Integrated Navigation System. IEEE International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON-2013) Proceedings, 2013, pp. 212–214. DOI: 10.1109/SIBCON.2013.6693599
Shiryaev V.I., Bragina A.A. [On Control of Robotic Manipulator in the Conditions of Indeterminacy]. Robotics and Engineering Cybernetics, 2014, no. 1 (2), pp. 18–21. (in Russ.)
Bragina A.A., Shcherbakov V.P., Shiryaev V.I. Synthesis of Adaptive Control of Robotic Manipulator by the Method of Lyapunov Functions. IFAC-PapersOnLine, 2018, vol. 51, no. 32, pp. 298–303. DOI: 10.1016/j.ifacol.2018.11.399
Shiryaev V.I., Podivilova E.O. Set-Valued Estimation of Linear Dynamical System State when Disturbance is Decomposed as a System of Functions. Procedia Engineering, 2015, vol. 129, pp. 252–258. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.045
Chernousko F.L. Minimax Control for a Class of Linear Systems Subject to Disturbances. Journal of Optimization Theory and Applications, 2005, vol. 127, no. 3, pp. 535–548. DOI: 10.1007/s10957-005-7501-1
Bo Zhou, Kun Qian, Xu-Dong Ma, Xian-Zhong Dai A New Nonlinear Set Membership Filter Based on Guaranteed Bounding Ellipsoid Algorithm. Acta Automatica Sinica, 2013, vol. 39, no. 2, pp. 146–154. DOI: 10.1016/s1874-1029(13)60017-8
Erugin N.P., Shtokalo I.Z. Kurs obyknovennykh differentsial'nykh uravneniy [The Course of Ordinary Differential Equations]. Kiev, Vishcha shkola, 1974. 472 p.
DOI: http://dx.doi.org/10.14529/ctcr190202
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.