DOI: 10.17586/2226-1494-2018-18-5-780-786


УДК621.865.8

УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ С ГИБКИМ ВРАЩАТЕЛЬНЫМ ЗВЕНОМ: ТЕОРИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТ



Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Скосарев Е.С., Колюбин С.А. Управление движением мехатронной системы с гибким вращательным звеном: теория и эксперимент // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 5. С. 780–786. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-5-780-786

Аннотация
 Рассмотрены вопросы моделирования и управления системами с гибкими звеньями при их использовании для задач манипуляции. На первом этапе на основе уравнений Эйлера–Лагранжа и метода предполагаемых мод получена динамическая модель мехатронной системы с гибким вращательным звеном. Модель имеет конечную размерность и может быть легко применена для компьютерного моделирования с целью исследования динамических характеристик системы и далее для разработки алгоритмов планирования траекторий и управления движением. Представлен алгоритм расчета программного управления, позволяющего осуществить без корректирующей обратной связи перемещение звена в горизонтальной плоскости из стартовой конфигурации в заданную за конечное время. При этом минимизируются нежелательные деформации в конечных точках траектории, вызванные эластичностью звена. Показаны результаты экспериментальной апробации алгоритма на мехатронном комплексе QuanserRotaryFlexibleLink. Эксперименты продемонстрировали достижение цели управления для различных скоростей перемещения, а также достаточно точное совпадение результатов моделирования с экспериментальными.

Ключевые слова: манипуляторы, роботы с гибкими звеньями, моделирование, динамика, управление

Благодарности. Работа выполнена при государственной финансовой поддержке в рамках грантового соглашения «Технологии ки-берфизических систем: управление, вычисления, безопасность», проект № 617026.

Список литературы
 
1.      Колюбин С.А. Динамика робототехнических систем. СПб.: Университет ИТМО, 2017. 117 с.
2.      Hirzinger G., Fischer M. et al. Advances in robotics: the DLR experience // The International Journal of Robotics Research. 1999. V. 18. N 11. P. 1064–1087. doi: 10.1177/02783649922067726
3.      Wang F.Y., Gao Y. Advanced Studies of Flexible Robotic Manipulators: Modeling, Design, Control, and Applications. World Scientific, 2003. 456 p.
4.      Sawodny O., Aschemann H., Bulach A. Mechatronical designed control of fire rescute turntable ladders as flexible link robots // Proc. 15th IFAC World Congress. Barcelona, 2002. V. 35. N 1. P. 509–514. doi: 10.3182/20020721-6-es-1901.00897
5.      Aubrun J. Theory of the control structures by low-authority controllers // Journal of Guidance and Control. 1980. V. 3. N 5. P. 444–451. doi: 10.2514/3.56019
6.      Siciliano B., Yuan B.S., Book W.J. Model reference adaptive control of a link flexible arm // Proc. 25th IEEE Conference on Decision and Control. 1986. P. 91–95. doi: 10.1109/cdc.1986.267160
7.      Plunkell R., Lee C.T. Length optimization for constrained viscoelastic layer damping // Journal of the Acoustical Society of America. 1970. V. 48. P. 150–161. doi: 10.1121/1.1912112
8.      Cannon R.H., Schmitz E. Initial experiments on end-point control of a flexible one-link robot // The International Journal of Robotics Research. 1984. V. 3. N 3. P. 62–75. doi: 10.1177/027836498400300303
9.      Harashima F., Ueshiba T. Adaptive control of flexible arm using the endpoint position sensing // Proc. Japan-USA Symposium on Flexible Automation. Osaka, 1986. P. 225–229.
10.   Hastings G., Book W. A linear dynamic model for flexible robotic manipulators // IEEE Control Systems Magazine. 1987. V. 7. N 1. P. 61–64. doi: 10.1109/MCS.1987.1105233
11.   Nagathan G., Soni A.H. Non-linear flexibility studies for spatial manipulators // Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. San Francisco, 1986. V. 3. P. 373–378. doi: 10.1109/ROBOT.1986.1087719
12.   Tokhi M., Azad A.K.M. Flexible Robot Manipulators: Modelling, Simulation and Control. London, 2008. 579 p.
13.   DeLuca A. Feedforward/feedback laws for the control of flexible robots // Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. Symposia Proceedings. 2000. V. 1. P. 233–240. doi: 10.1109/ROBOT.2000.844064
14.   DeLuca A., Valerio C., Del Vescovo D. Experiments on rest to rest motion of a flexible arm // Experimental Robotics VIII. 2003. V. 5. P. 338–349. doi: 10.1007/3-540-36268-1_30
15.   Meirovitch L. Elements of Vibration Analysis. NY: McGraw-Hill, 1975. 560 p.
16.   Знаменская Л.Н. Управление упругими колебаниями. М.:ФИЗМАТЛИТ, 2004. 176 с.
17.   DeLuca A., Di Giovanni G. Rest-to-rest motion of a one-link flexible arm // Proc. IEEE/ASME Int. Conf. on Advanced Intelligent Mechatronics. 2001. V. 2. P. 923–928. doi: 10.1109/AIM.2001.936793
User Manual: Flexible Link Experiment. Set Up and Configuration. Quanser Inc., 2012


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2018 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика