Системы управления многозвенными механизмами

• Автор: Чепинский, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1 Малоприводные системы

1.2 Перевернутый маятник с инерционным колесом.

1.3 Управляемый маятник Капицы.

1.4 Маятник СтефенсонаКапицы с внутренними степенями

свободы.

1.5 Маятники Челомея.

1.6 Маятник Фу руты

1.7 Задачи об управляемых движениях колебательных систем.

1.8 Общая постановка задачи
1.9 Методы управления
2. КОНСТРУКЦИИ ИССЛЕДУЕМЫХ МАЛОПРИВОДНЫХ МЕХАНИЗМОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.
2.1 Анализ динамики и вывод математической модели
перевернутого маятника на подвижной основе
2.2 Анализ динамики и вывод математической модели робота
манипулятора с конечным бесприводным звеном
2.3 Постановка задачи тракторного управления
3. СИНТЕЗ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ТРАЕКТОРНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
3.1 Общий подход к синтезу алгоритма управления траекторным
движением.
3.2 Синтез алгоритма управления траекторным движением
4. АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ТРАЕКТОРНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
МАЛОПРИВОДНЫХ МЕХАНИЗМОВ ВОКРУГ
ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ОТРЕЗКА ПРЕДПИСАННОЙ КРИВОЙ.
4.1 Нормализованное представление прямолинейной траектории движения.
4.2 Траекторное управление перевернутым маятником на подвижной основе.
4.3 Траекторное управление двухзвенным роботомманипулятором с конечным бесприводным звеном.
5 АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ТРАЕКТОРНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
МАЛОПРИВОДНЫХ МЕХАНИЗМОВ ДЛЯ СЛУЧАЯ, КОГДА
ЖЕЛАЕМАЯ ТРАЕКТОРИЯ ЗАДАНА ОТРЕЗКОМ ДУГОЙ
ОКРУЖНОСТИ
5.1 Нормализованное описание круговой траектории движения.
5.2 Траекторное управление перевернутым маятником на подвижной основе
5.3 Траекторное управление двухзвенным роботомманипулятором с конечным бесприводным звеном
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


А так же предложен частный алгоритм управления траекторным движением кинематических механизмов с двумя степенями свободы (двухзвенных роботов) с одним управляющим входом. Практическая значимость. Полученные в диссертационной работе результаты могут быть использованы в системах управления малоприводных механизмов различной конструкции, таких как перевернутый маятник на подвижной основе, двухзвенный робот-манипулятор с неуправляемым звеном и т. Работа выполнена на Кафедре систем управления и информатики Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики в рамках тематики работ лаборатории кибернетики и систем управления. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (Грант 1) и Комплексной программы Президиума РАН (, раздел 1. Апробация работы. XXXI научной и учебно-методической конференции профессорско-преподавательского состава СПГИТМО (ТУ) Санкт-Петербург г. Мирошник И. В., Чепинский С. А. Управление многозвенними кинематическими механизмами []). International Student Olympiad on Automatic Control (Baltic Olympiad), St-Petersburg, (Chepinsky S. A. Trajectory control system for two-link underactuated mechanisms []). IFAC Symposium on Robot Control. September 1-3, , Wroclaw, Poland (Miroshnik I. V., Chepinsky S. A. Trajectory motion control of underactuated manipulators. XXXIII научной и учебно-методической конференции профессорско-преподавательского состава СпбГУ ИТМО Санкт-Петербург г. Мирошник И. В., Чепинский С. А. Траекторное управление кинематическими механизмами нетривиальной конструкции. Публикации работы. По материалам диссертации опубликовано 5 работ [, , , , ]. Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, пять глав, заключение и список литературы, насчитывающий наименований. Основная часть работы изложена на 5 страницах машинописного текста. В первой главе кратко представлен аналитический обзор известных малоприводных механизмов, основных задач и методов их решения. Для исследования возможности управления многоканальными малоприводными системами необходимо иметь дифференциальные уравнения, описывающие происходящие в них динамические процессы. Вторая глава посвящена составлению математических моделей исследуемых систем (перевернутого маятника на подвижной основе и двухзвенного робота-манипулятора с неуправляемым звеном). По ходу исследования вводятся используемые в дальнейшем обозначения. Получены основные кинематические соотношения для роботов, которые рассматриваются как многозвенные механические цепи. Выполнен вывод уравнений динамики. Все результаты получены в компактном и наглядном виде благодаря использованию матричного представления. Сформулирована общая задача траекторного управления. Уравнения динамики, полученные в предыдущей главе, позволяют перейти к математическому описанию алгоритма управления. У,Уг) в задачно-ориентированные координаты, представленные продольной переменной $ и ортогональным отклонением конечной точки бесприводного звена от предписанной кривой е. С использованием дифференциально-геометрических методов нелинейной теории управления [, , ] предложена методика синтеза алгоритмов управления, обеспечивающих решение траекторной задачи как задачи стабилизации относительно гладкого отрезка предписанной траектории. В четвертой главе осуществлен алгоритм траекторного управления для двух моделей исследуемых малоприводных механизмов в случае, когда желаемая траектория движения 5 представлена отрезком прямой. Дается нормализованное описание прямой [9]. Определяется ортогональная матрица Якоби. Находятся модели объектов управления в декартовом и задачно-ориентированном пространстве. Приведены результаты моделирования для различных начальных положений бесприводного звена. Дается нормализованное описание окружности. Определяется ортогональная матрица Якоби для данного случая. Находятся модели объектов управления в задачно-ориентированном пространстве. Приведены результаты моделирования для различных начальных положений неуправляемого звена.