Исследование адаптивных систем управления движением роботов

Ключевые слова: алгоритм, адаптивное управление, ПД-контроллер, 2DOF-робот, шарнир, контроллер, помехи.

Предмет исследования в работе является адаптивная система управления. 

Целью ВКР является повышение надежности управления роботом.

Моделирование в программном обеспечении Matlab Simulink показывает, что оно гораздо более стабильно при воздействии помехи адаптивной системы управления по сравнению с системой управления с гравитационной компенсацией. Он показывает, что адаптивная система управления имеет много преимуществ при одних и тех же входных параметрах, но мы можем лучше контролировать выходные параметры вблизи желаемого значения даже при наличии множества влияющих факторов.  

Введение......................................................................................................... 6

Глава 1: Обзор роботов и методов управления роботами......................................................................................................... 8

1.1. Обзор робота и держателя робота......................................................................................................... 8

1.1.1. Структура промышленного робота......................................................................................................... 8

1.1.2. Степени свободы и обобщенные координаты......................................................................................................... 8

1.1.3 Задачи программирования управления роботом......................................................................................................... 9

1.1.4 Система координат и рабочее пространство......................................................................................................... 9

1.1.5 Классификация промышленных роботов....................................................................................................... 11

1.1.6 Геометрическая модель робота....................................................................................................... 12

1.1.7 Некоторые модели с ПИД-системой управления....................................................................................................... 14

1.2. Методы управления роботами....................................................................................................... 18

1.2.1 Централизованное управление....................................................................................................... 18

1.2.2 Контроль пространства для рук....................................................................................................... 19

1.2.3 Распределенное управление....................................................................................................... 19

1.2.4 Устойчивый контроль....................................................................................................... 19

1.2.5 Адаптивное управление....................................................................................................... 20

Глава 2: Методы адаптивного управления....................................................................................................... 22

2.1. Нелинейный метод контроля диссоциации....................................................................................................... 22

2.2. Скользящий метод управления....................................................................................................... 24

2.3 Метод адаптивного управления по модели....................................................................................................... 28

2.4 Самонастраивающийся метод адаптивного управления....................................................................................................... 30

2.5 Адаптивный метод управления обратной динамикой....................................................................................................... 31

Глава 3: Создание контроллера гравитации для робота 2dof....................................................................................................... 33

3.1. Независимый метод управления с обратной связью....................................................................................................... 33

3.2. Метод управления обратной динамикой....................................................................................................... 35

3.3. Пд-контроллер с компенсацией силы тяжести для робота 2dof....................................................................................................... 37

Глава 4: Построение контроллера по метод адаптивного управления для робота с двумя степенями свободы (2dof)....................................................................................................... 38

4.1 Построение самонастраивающейся адаптивной системы управления....................................................................................................... 38

4.1.1 Система косвенной адаптации STR (ISTR)....................................................................................................... 38

4.1.2 Система прямой адаптации STR (DSTR)....................................................................................................... 40

4.2. Приложение в задаче управления роботом 2DOF....................................................................................................... 41

4.2.1. Динамическая модель цепного робота....................................................................................................... 41

4.2.2. Дизайн контроллера....................................................................................................... 43

4.2.3. Локальная устойчивость адаптивного регулятора....................................................................................................... 44

4.2.4. Устранение установившейся ошибки позиционирования....................................................................................................... 45

4.2.5. Вычислительная эффективность....................................................................................................... 46

Глава 5: Моделирование системы управления в программах matlab и simulik....................................................................................................... 49

5.1. Выполнение расчетов моделирования....................................................................................................... 49

5.1.1. Адаптивный контроллер....................................................................................................... 49

5.1.2. ПД-контроллер с компенсацией силы тяжести....................................................................................................... 52

5.2. Результаты работы и оценка....................................................................................................... 53

5.2.1. Идеальные условия....................................................................................................... 55

5.2.2. При условии, что ПД-контроллер имеет небольшое отклонение от фактического значения геометрии робота....................................................................................................... 56

5.2.3. Состояние ударного шума......................................................................................................... 57

Заключение........................................................................................................... ....................................................................................................... 58

Список литературы....................................................................................................... 59

1. Нгуен Доан Фуок - Усовершенствованная теория управления. Издательство науки и технологий, 2005 г.

...

8. Нгуен Тхи Фуонг Ха, Хуинь Тхай Хоанг - Теория автоматического управления. Издательство Технологического университета Хошимина. 2006 г.

9. J.J.E Slotine and S.Asada, Robot analysis and control, A. Wiley-Interscience Publication, John Wiley& Sons, Inc. 1986.