Реализация комбинированного управления в системе слежения для однозвенного манипулятора с неопределенным входом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Объектом управления является однозвенный манипулятор с гибким шарниром, функционирующий в условиях параметрической неопределенности и воздействия внешних неконтролируемых возмущений. Динамика токового контура не учитывается. В качестве управления рассматривается ток якоря двигателя постоянного тока, который может быть пересчитан в крутящий момент, приложенный к валу редуктора. Ставится задача синтеза динамической обратной связи, обеспечивающей заданные изменения углового положения манипулятора в следующих нетипичных предположениях: 1) измерениям доступно только текущее отклонение положения манипулятора от заданного сигнала (ошибка слежения); 2) множитель перед управлением точно не известен. Первый фактор предписывает переход к блочной форме «вход – выход» относительно ошибки слежения для решения задачи наблюдения и синтеза динамической обратной связи на основе смешанных переменных (комбинаций переменных состояния, внешних воздействий и их производных). К основным полученным научным результатам относится, во-первых, метод проектирования наблюдателя смешанных переменных минимально возможной размерности с кусочно-линейной коррекцией на основе измерений ошибки слежения. Для упрощения настройки параметров наблюдателя в одном алгоритме одновременно используются и принципы построения наблюдателя состояния, и дифференциатора внешних сигналов. Второй основной результат – метод формирования комбинированного управления с компенсацией согласованных возмущений в условиях неопределенного множителя перед управлением. Приведены результаты численного моделирования, которые демонстрируют робастность замкнутой системы и гарантированную стабилизацию ошибки слежения с заданной точностью при изменении внешних возмущений, задающих воздействий и неопределенных параметров в допустимых диапазонах.

Об авторах

Дмитрий Валентинович Краснов

ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Email: dim93kr@mail.ru
Москва

Алексей Семенович Антипов

ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Email: scholess18@mail.ru
Москва

Список литературы

  1. АХОБАДЗЕ А.Г., КРАСНОВА С.А. Решение задачи слежения в условиях неопределенности на основе сов-местной блочно-канонической формы управляемости и наблюдаемости // Управление большими системами. – 2009. – Вып. 24. – С. 34–80.
  2. БУСУРИН В.И., ШТЕК С.Г., КОРОБКОВ В.В., ЖЕГ-ЛОВ М.А., КОРОБКОВ К.А. Исследование компенсаци-онного преобразователя ускорения с дифференциальным оп0тическим считыванием // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2021. – №3. – C. 29–38.
  3. КОКУНЬКО Ю.Г., КРАСНОВА С.А., УТКИН В.А. Кас-кадный синтез дифференциаторов с кусочно-линейными корректирующими воздействиями // Автоматика и те-лемеханика. – 2021. – №7. – С. 37–68.
  4. КРАСНОВ Д.В. Синтез наблюдателя пониженного по-рядка для полноприводной электромеханической систе-мы // Управление большими системами. – 2022. – Вып. 96. – С. 31–48.
  5. КРАСНОВ Д.В., АНТИПОВ А.С. Синтез двухконтурного наблюдателя в задаче управления однозвенным манипу-лятором в условиях неопределенности // Проблемы управления. – 2021. – №4. – С. 27–39.
  6. КРАСНОВА С.А. Оценивание внешних возмущений на основе виртуальных динамических моделей // Управле-ние большими системами. – 2018. – Вып. 76. – С. 6–25.
  7. INDRI M., BELLISSIMO M., PESCE S., PERNA V. A Ro-bust H∞ Application for Motor-Link Control Systems of In-dustrial Manipulators // Applied Sciences. – 2022. – Vol. 12. – P. 1–22.
  8. KHALIL H.K., PRALY L. High-Gain Observers in Nonline-ar Feedback Control // Int. Journal of Robust and Nonlinear Control. – 2014. – Vol. 24, No. 6. – P. 993–1015.
  9. LI H., HUI Y., WANG Q., WANG H., WANG L. Design of Anti-Swing PID Controller for Bridge Crane Based on PSO and SA Algorithm // Electronics. – 2022. – Vol. 11, No. 19. – P. 1–21.
  10. LE-TIEN L., ALBU-SCHÄFFER A. Robust Adaptive Track-ing Control Based on State Feedback Controller With Inte-grator Terms for Elastic Joint Robots With Uncertain Pa-rameters // IEEE Trans. on Control Systems Technology. – 2018. – Vol. 26, No. 6. – P. 2259–2267.
  11. LING S., WANG H., LIU P.X. Adaptive fuzzy tracking con-trol of flexible-joint robots based on command filtering // IEEE Trans. on Industrial Electronics. – 2019. – Vol. 67, No. 5. – P. 4046–4055.
  12. MILIĆ V., KASAĆ J., LUKAS M. Min–Max Optimal Con-trol of Robot Manipulators Affected by Sensor Faults // Sen-sors. – 2023. – Vol. 23. – P. 1–28.
  13. MOHAMED K.T., ABDEL-RAZAK M.H., HARAZ E.H., ATA A.A. Fine tuning of a PID controller with inlet deriva-tive filter using Pareto solution for gantry crane systems // Alexandria Engineering Journal. – 2021. – Vol. 61, No. 9. – P. 6659–6673.
  14. MUSTAFA M.M., HAMARASH I., CRANE C.D. Dedicated Nonlinear Control of Robot Manipulators in the Presence of External Vibration and Uncertain Payload // Robotics. – 2020. – Vol. 9, No. 2. – P. 1–16.
  15. NGUYEN D.G., TRAN D.T., AHN K.K. Disturbance Ob-server-Based Chattering-Attenuated Terminal Sliding Mode Control for Nonlinear Systems Subject to Matched and Mis-matched Disturbances // Applied Sciences. – 2021. –Vol. 11. – P. 1–23.
  16. SPONG M. Modeling and control of elastic joint robots // ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement and Con-trol. – 1987. – Vol. 109. – P. 310–319.
  17. TEMKIN I., DERYABIN S., KONOV I., KIM M. Possible Architecture and Some Neuro-Fuzzy Algorithms of an Intel-ligent Control System for Open Pit Mines Transport Facili-ties // Frontiers in Artificial Intelligence and Applications. – 2019. – Vol. 320. – P. 412–420.
  18. ULLAH H., MALIK F.M., RAZA A., MAZHAR N., KHAN R., SAEED A., AHMAD I. Robust Output Feedback Control of Single-Link Flexible-Joint Robot Manipulator with Matched Disturbances Using High Gain Observer // Sensors. – 2021. – Vol. 21. – P. 1–22.
  19. WANG H., ZHANG Z., TANG X., ZHAO Z., YAN Y. Con-tinuous output feedback sliding mode control for underactu-ated flexible-joint robot // Journal of the Franklin Institute. – 2022. – Vol. 359. – P. 7847–7865.
  20. ZHANG Q., MU M., WANG X. A Modified Robotic Manipu-lator Controller Based on Bernstein-Kantorovich-Stancu Operator // Micromachines. – 2023. – Vol. 14, No. 1. – P. 1–21.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».