исследование управления неполноприводными роботами
Заказать уникальную дипломную работу- 3333 страницы
- 35 + 35 источников
- Добавлена 02.07.2020
- Содержание
- Часть работы
- Список литературы
Также в процессе синтезирования управления неполноприводными роботами решаются:
- задача оптимального управления колебаниями;
- задача об управляемых движениях колебательных систем с гашением колебаний в конце процесса.
МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ
Помимо практического приложения, задачи управления неполноприводными роботами также представляют интерес для развития теории управления путём разработки и исследования эффективности разных методов управления. К ним можно отнести, например:
- метод пассификации и энергетического управления;
- метод скоростного градиента;
- метода нечеткой логики;
и другие вплоть до дифференциально-геометрического подхода. Рассмотрим некоторые из полученных результатов и определим «открытые» задачи.
Как говорилось ранее, входной (управляющий) параметр – тот, изменение которого изменяет поведении системы. В зависимости от поставленной задачи могут применяться разные алгоритмы его изменения. К примеру: постоянное управление, программное управление, управление с обратной связью а также комбинация из нескольких более простых.
Постоянное управление – то, когда при неизменном значении управляющего сигнала система достигает желаемого значения выходной переменной. В некоторых случаях такое воздействие может не дать желаемого эффекта и объект не перейдет в нужное положение. Пример такой задачи, стабилизация неустойчивого равновесия маятника (обычно вертикального).
Его математическую модель можно представить в виде:
(4.1),
Условие решения задачи - φ=π. Входное воздействие – постоянное.
Если в точке φ=π достигается равновесие, то для неё u(t) = 0.
Однако, если в точке φ=π равновесие неустойчиво, то как угодно малые отклонения от него (возмущения) выводят объект из равновесия и приводят к недостижению цели управления.
Для решения задачи иногда используют управление, параметризованное временем. Также применяют методы управления по возмущению или по разомкнутому контуру. В этом случае задающее управление является программным. т.к. оно более гибкое, чем прочие, а также позволяет варьировать различные условия
u(t)=U(t,x0).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Несмотря на то, что неполноприводные системы имеют достаточно ограниченное применение, их испльзование оправдано в таких областях, как исследование космоса или морских глубин. Активно используются транспортные роботы подобного вида, гибкие роботы, гимнастические роботы. Например, к ним можно отнести механического мула, используемо армией США и т.д.. Лагранжева динамика этих систем зачастую содержит ряд нелинейностей, неминимальнофазовую нуль-динамику, неголономные ограничения и другие особенности, которые относят данный класс систем на передний план исследований в области нелинейного управления. Таким образом, управление такими системами до конца ещё не изучено.
На основание этого можно сказать, что дальнейшее развитие представленного в работе подхода может состоять: в обзоре недостаточно проработанных механических систем, в управлении движением для более достоверных моделей неполноприводных механических систем в пространстве, в случаях неоднородности динамически изменяющейся среды, в условиях дефицита управляющих воздействий, в исследовании областей сходимости траекторий объекта, а также в поисках новых методов планирования желаемых траекторий.
Стр. 10
2. Андриевский, Б.Р. Управление хаосом: методы и приложения. Часть 2. Приложения / Б.Р. Андриевский, А.Л. Фрадков // АиТ. 2004, №4. С. 1-37.
3. Андриевский, Б.Р. Управление мехатронными вибрационными установками. / Б.Р. Андриевский, И.И. Блехман, Борцов Ю.А. //СПб. Наука, 2001. - 227 с.
4. Андриевский, Б.Р. Управление нелинейными колебаниями механических систем методом скоростного градиента / Б.Р. Андриевский, П.Ю. Гузенко, А.Л. Фрадков // Автоматика и Телемеханика, 1996. №4 С. 4-17.
5. Бурдаков, С.Ф., Системы управления движением колесных роботов / С.Ф. Бурдаков, И.В. Мирошник, Р.Э. Стельмаков // Наука, Санкт-Петербург, 2001. – 227с.
6. Вукобратович, М. Управление манипуляционными роботами: теория и приложения. / М. Вукобратович, Д. Стоич // М.: Главная редакция физико математической литературы, 1985. - 384 с.
7. Елкин В.И. Редукция нелинйных управляемых систем: Дифференциально- геометрический подход. /В.И. Елкин // М.: Наука. Физматлит, 1997. – 320 с.
8. Зенкевич, С.Л., Ющенко А.С. Управление роботами. Основы управления манипуляционными роботами. / С.Л. Зенкевич, А.С. Ющенко//М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. – 400 с.
9. Капитонов А. Введение в моделирование и управление для робототехнических систем.
— Институт компьютерных исследований, 2016. — 107 с.
10. Капица, П.Л. Динамическая устойчивость маятника при колеблющейся точке подвеса / П.Л. Капица// ЖЭТФ. 1951. Т21. N5
11. Колесников, А.А. Основы теории синергетического управления. / А.А. Колесников// М.: Фирма «Испо-Сервис», 2000. - 264 с.
12. Медведев, В.С. Системы управления манипуляционных роботов. / В.С. Медведев, А.Г. Лесков, А.С. Ющенко // М.: Наука, 1978. – 416 с.
13. Мирошник, И.В. Согласованное управление многоканальными системами. /И.В. Мирошник// Энергоатомиздат, 1990. – 128 с.
14. Мирошник, И.В., Управление многозвенными кинематическими механизмами. / И.В. Мирошник, С.А. Чепинский // Научно-технический вестник СПбГИТМО (ТУ), вып. 3. Физические процессы, системы и технологии точной механики // В.Н. Васильев. СПбГИТМО (ТУ), 2002, С. 144-149.
15. Мирошник, И.В., Траекторное управление кинематическими механизмами нетривиальной конструкции. / И.В. Мирошник, С.А. Чепинский // Научно-технический вестник СПбГУИТМО. Выпуск 14. Информационные технологии, вычислительные и управляюшие системы. Гл. ред. В.Н. Васильев. СПб. СПбГУИТМО 2004. С. 5-10.
16. Управление в физико-технических системах. // Под ред. Фрадкова А.Л. – СПб.: Наука, 2004. – 272 с. (Серия «Анализ и синтез нелинейных систем»)
17. Управление ходьбой двуногого пятизвенного механизма. / Гришин А. А., Житомирский С. В., Ленский А. В., Формальский А. М. // Изв. РАН: Теория и системы управления. №6, 1999. С. 15-19.
18. Фрадков А.Л. Кибернетическая физика. / А.Л.Фрадков // Наука, 2003. – 272 с.
19. Фрадков А.Л., Шиегин В.В., Стабилизация энергии колебаний с применением к маятнику с управляемой точкой подвеса. / А.Л.Фрадков, В.В. Шиегин // Изв. АН. Теория и системы управления. №2, 1999. С. 19-24.
20. Черноусько Ф.Л., Манипуляционные роботы: динамика, управление, оптимизация. / Ф.Л. Черноусько, Н.Н. Болотник, В.Г. Градецкий// М.: Наука, 1989.
21. Черноусько, Ф.Л. Декомпозиция и субоптимальное управление в динамических системах. / Ф.Л. Черноусько // ПММ. Т. 54 Вып. 6. 1990.
22. Aracil J. Stabilization of oscillations in the inverted pendulum. / J. Aracil, F. Gordillo, J.A. Acosta // 15 IFAC World congress. Barselona. 2002. pp. 33-38.
23. Acosta J.A. Position-feedback stabilization of mechanical systems with underactuation degree one. / J.A. Acosta, R. Ortega, A. Astolfi // 6 IFAC Symposium on Nonlinear Control. Germany. 2004. pp. 41-46.
24. Acosta J.A. Passivation of underactuated systems with physical damping. / J.A. Acosta, F. Gomez-Estern, Van der Schaft. // 6 IFAC Symposium on Nonlinear Control. Germany. 2004. pp. 72-77.
25. Breivik, M. Principles of guidance-based path following in 2d and 3d / M. Breivik, T. I. Fossen // Decision and Control, 2005 and 2005 European Control Conference. CDC-ECC '05. 44th IEEE Conference on. 2005. P. 627-634.
26. Canudas de Wit, C. Theory of robot control / C. Canudas de Wit, B. Siciliano, G. Bastin.
_Springer, 1996. 392 pp.
27. Continuous-curvature path generation using fermat's spiral / A. M. Lekkas, A. R. Dahl, M. Breivik, T. I. Fossen // Modeling, Identi_cation and Control. 2013. Vol. 34, no. 4. P. 183- 198.
28. Chevallereau C. Parameterised control for an underactuated biped robot. / C. Chevallereau // 15 IFAC World congress. Barselona. 2002. pp. 124-129.
29. Chepinsky S.A. Trajectory control system for two-link underactuated mechanisms /S.A. Chepinsky // PREPRINTS 9th International Student Olympiad on Automatic Control (Baltic Olympiad) St-Petersburg, 2002. pp.15-19.
30. Espiau B., Orbital Stabilization of underactuated mechanical systems / B. Espiau, C. Canudas de Wit, C. Urrea// 15 IFAC World Congress. Barselona, 2002. pp. 77-83.
31. Furuta K. Super mechano-systems: fusion of control and mechanism. / Furuta K. // 15 IFAC World congress. Barselona. 2002. pp 63-69.
32. Lekkas, A. Minimization of cross-track and along-track errors for path tracking of marine underactuated vehicles / A. Lekkas, T. Fossen // In European Control Conference (ECC). 2014. P. 3004-3010.
33. Miroshnik I.V. Trajectory control of underactuated mechanisms / I. V. Miroshnik, S. A. Chepinskiy // 2nd IFAC Conference on Mechatronic Systems. Berkeley, 2002. _ P. 959-1004.
34. Miroshnik I.V. Trajectory motion control of underactuated manipulators / I. V. Miroshnik, S.
A. Chepinskiy // 7th IFAC Symposium on Robot Control. Wroclaw, Poland, 2003. P. 105- 110.
35. Spong, M. W. Robot Modeling and Control / M. W. Spong, S. Hutchinson // Wiley, 2005.
Vector field path following for miniature air vehicles / D. Nelson, D. Barber, T. McLain, R. Beard // Robotics, IEEE Transactions on. 2007. Vol. 23(3). P. 519-529.