Синтез системы управления двигателями механизмов с параллельной кинематикой при наличии разброса их характеристик

Рассмотрены вопросы синтеза манипуляционных механизмов параллельной структуры, обладающие преимуществами перед механизмами последовательной структуры. Показано, что такие механизмы имеют несколько взаимосвязанных параллельных кинематических звеньев, что осложняет разработку системы управления. Чтобы управлять манипуляционным механизмом параллельной структуры, являющимся многоканальным объектом, необходимо синтезировать многомерную систему автоматического управления. Показана актуальность синтеза системы робастного управления двигателями постоянного тока с различными показателями. Для практической реализации систем управления на микроконтроллере проведена дискретизация регулятора с целью получения его разностного уравнения, которое позволило синтезировать алгоритм формирования управляющего сигнала, подаваемого на драйвер привода. Разработана структурная схема замкнутой системы управления с учетом дифференцирующего звена для вычисления выходной координаты. В качестве основного требования, накладываемого на разрабатываемые регуляторы, являлось обеспечение заданного времени управления. Результаты моделирования подтвердили эффективность метода критерия минимума энергии ускорения для реализации робастной системы управления.
EDN: QAFGZT, https://elibrary/qafgzt

Литература

[1] Ганиев Р.Ф., Глазунов В.А. Манипуляционные механизмы параллельной структуры и их приложения в современной технике. Доклады академии наук, 2014, т. 459, № 4, с. 428–431, doi: https://doi.org/10.7868/S086956521434009X

[2] Глазунов В.А., Колискор А.Ш., Крайнев А.Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. Москва, Наука, 1991. 95 с.

[3] Пащенко В.Н., Романов А.В., Орехов С.Ю. и др. Решение задачи прохождения механизма совместного относительного манипулирования с пятью степенями свободы по заданной траектории с учетом нагрузки, создаваемой рабочим органом механизма. Сборник XXXIII Международная инновационная конференция молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения (Микмус-2021) Труды конференции, Москва 2021, с. 582–89.

[4] Глазунов В.А., Чунихин А.Ю. Развитие исследований механизмов параллельной структуры. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2014, № 3, с. 37–43.

[5] Pashchenko V.N., Pashchenko V.V., Lachikhin A. et al. Positioning error calculation of the relative manipulation mechanism output link. Proc. 14th Int. Conf. on Electromechanics and Robotics “Zavalishin’s Readings”. Springer, 2020, с. 197–208, doi: https://doi.org/10.1007/978-981-13-9267-2_17

[6] Пащенко В.Н., Пащенко В.В., Тимошенко А.А. Расчет погрешности позиционирования выходного звена механизма совместного относительного манипулирования. МИКМУС-2018. Москва, ИМАШ РАН, 2018, с. 498–501.

[7] Хейло С.В., Глазунов В.А., Ширинкин М.А. и др. Возможные применения механизмов параллельной структуры. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2013, № 5, с. 19–24.

[8] Глазунов В.А., Брио С., Аракелян В. и др. Разработка манипуляционных механизмов параллельно-перекрестной структуры. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2008, № 2, с. 90–100.

[9] Глазунов В.А., Хейло С.В., Ларюшкин П.А. Применение манипуляторов параллельной структуры в измерительном оборудовании для объектов наноиндустрии. Тез. док. II-й науч.-практ. конф. Москва, МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2011, с. 25–26.

[10] Глазунов В.А., Есина М.Г., Быков Р.Э. Управление механизмами параллельной структуры при переходе через особые положения. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2004, № 2, с. 78–84.

[11] Пащенко В.Н., Орехов С.Ю., Вейсман П.И. и др. Моделирование движения по траектории механизма совместного относительного манипулирования на основе дельта-робота. МИКМУС-2021. Москва, ИМАШ РАН, 2021, с. 590–597.

[12] Крутько П.Д. Асимптотические свойства многомерных динамических систем, оптимальных по критерию минимума энергии ускорения. Доклады академии наук, 1994, т. 339, № 4, с. 465–467.

[13] Ишматов З.Ш., Волков М.А. Синтез цифровых регуляторов на основе концепции обратных задач динамики. Тр. 4 межотраслевой науч.-тех. конф. Автоматизация и прогрессивные технологии. Новоуральск, Изд-во НГТИ, 2005, с. 172–176.

[14] Пащенко В.Н., Трошкин К.Г., Лачихин А.В. Решение прямой задачи динамики механизма совместного относительного манипулирования с пятью степенями свободы. МИКМУС-2018. Москва, ИМАШ РАН, 2018, с. 494–497.

[15] Pashchenko V., Artemyev A., Antonov A. et al. Inverse dynamics problem solution for the combined relative manipulation mechanism with five degrees of freedom. Proc. 14th Int. Conf. on Electromechanics and Robotics “Zavalishin’s Readings”. Springer, 2020, pp. 253–263, doi: https://doi.org/10.1007/978-981-13-9267-2_21

[16] Крутько П.Д. Оптимизация многомерных динамических систем по критерию минимума энергии ускорения. Техническая кибернетика, 1994, № 1, с. 32–47.

[17] Крутько П.Д. Принцип управления по ускорению в задачах проектирования автоматических систем. Техническая кибернетика, 1987, № 6, с. 115–126.

[18] Крутько П.Д. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления. Москва, Машиностроение, 2004. 573 с.