Синтез систем управления роботами-манипуляторами на основе блочного подхода

• Автор: Нгуен Тхань Тиен
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Манипуляционный робот как объект управления

1.1. Функциональная схема управления роботом.

1.2. Основные кинематические соотношения

1.3. Динамическая модель манипулятора

1.3.1. Общая динамическая модель механической системы

1

Г.3.2. Динамическая модель двухзвенного манипулятора

с тремя степенями свободы

1.3.3. Динамическая модель двухзвенного плоскостного манипулятора.

1.4. Модель манипулятора с учетом динамики
исполнительных устройств.
1.5. Состояние проблемы
1.6. Цели и задачи диссертационной работы.
Глава 2. Экспоненциальная сходимость к заданным траекториям
в пространстве обобщнных координат.
2.1. Модель объекта управления. Постановка задачи
2.2. Базовые алгоритмы управления
2.3. Информационное обеспечение базовых алгоритмов управления
2.3.1. Наблюдатели состояния с разрывной коррекцией
2.3.2. Наблюдатели состояния с непрерывной коррекцией
2.4. Сравнительный анализ разработанных процедур синтеза.
2.5. Результаты моделирования
Глава 3. Решение задачи слежения с заданной точностью
в пространстве обобщнных координат
3.1. Модель объекта управления. Постановка задачи
3.2. Базовые алгоритмы управления
3.2.1. Алгоритмы управления без компенсации
перекрстных связей
3.2.2. Алгоритмы управления с компенсацией
перекрстных связей.
3.3. Информационное обеспечение базовых алгоритмов управления .
3.3.1. Наблюдатели состояния с разрывной коррекцией.
3.3.2. Наблюдатель состояния с непрерывной коррекцией
3.4. Сравнительный анализ разработанных процедур синтеза.
3.5. Результаты моделирования.
Глава 4. Прямое управление положением
рабочего органа манипулятора.
4.1. Модель объекта управления. Постановка задачи
4.2. Выходное отображение механической системы.
4.3. Базовые алгоритмы управления в условиях определенности
входных каналов управления.
4.3.1. Общий закон управления
4.3.2. Линейная стабилизирующая обратная связь.
4.3.3. Разрывная стабилизирующая обратная связь
4.3.4. Нелинейная стабилизирующая обратная связь.
4.4. Базовые алгоритмы управления в условиях
неопределенности входных каналов управления
4.4.1. Случай матрицы с преобладающей диагональю.
4.4.2. Общий случай
4.4.3. Информационное обеспечение базовых алгоритмов управления .
4.5. Сравнительный анализ разработанных процедур синтеза.
4.6. Результаты моделирования
Заключение.
Список литературы


Пятницкого «Устойчивость и колебания нелинейных систем управления» (Москва, ИПУ РАН, ); VII международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП (Новосибирск, НГТУ, ); III международной конференции по проблемам управления (Москва, ИПУ РАН, ); V международной конференции «Математическое моделирование в образовании, науке и производстве» (Тирасполь, ПГУ, ); международных конференциях «Идентификация систем и задачи управления» БЮРЛО (Москва, ИПУ РАН, , ); на семинарах ИПУ РАН. Публикации. По материалам диссертации опубликовано работ. Структура работы. Диссертационная работа изложена на 1 страницах, состоит из введения, 4-х глав, заключения, содержит рисунков, 3 таблицы, список литературы ( наименование) и приложение, подтверждающее внедрение полученных результатов. ГЛАВА 1. В настоящее время робототехника представляет собой обширную, бурно развивающуюся область науки и техники, включающую вопросы кинематики, динамики, планирования стратегий, языков программирования и искусственного интеллекта. В данной работе в качестве объекта управления рассматриваются манипуляционные роботы - технические устройства, снабженные манипуляторами и способные выполнять различные механические операции в своем рабочем пространстве. Под управлением роботом понимают решение комплекса задач, связанных с выбором конструкции робота, его адаптацией к технологическому процессу, непосредственным программированием движений, а также синтезом и модификацией системы управления и его программным обеспечением. Глава имеет обзорно-постановочный характер. В разделе 1. В разделе 1. В разделе 1. В разделе 1. ИУ - двигателя постоянного тока. В разделе 1. На рис. Базовым элементом робота является манипулятор - механизм, обладающий несколькими степенями подвижности, который предназначен для перемещения и ориентации объектов в рабочем пространстве. Рис. Звенья, образующие попарные соединения и допускающие относительные перемещения (поступательные или вращательные), называют кинематическими парами. Каждое звено, рассматриваемое как твердое тело, имеет шесть степеней свободы. Если в кинематической паре на относительное движение звеньев наложено 5 (5 = 1-^-6) условий связи, определяющих класс кинематической пары, то число степеней свободы кинематической пары определяется выражением /7 = 6-5. Например, для шарикового шарнира 5 = 3, /2 = 3; для цилиндрической пары 5 = 4, к = 2; для простого цилиндрического шарнира и призматической пары поступательного движения 5 = 5, к = 1 []. Чтобы манипулятор мог свободно перемещаться и ориентировать в пространстве твердое тело, удерживаемое в схвате, он должен иметь не менее шести степеней подвижности. При V > 6 имеет место кинематическая схема с избыточностью, необходимая в случаях, когда на функционирование манипулятора наложены дополнительные условия, например, обхождение препятствий в конфигурационном пространстве. Поэтому в реальных конструкциях промышленных роботов часто используются механизмы с числом подвижностей менее шести. Наиболее простые манипуляторы имеют три, реже две, степени подвижности. Такие манипуляторы значительно дешевле в изготовлении и эксплуатации, но предъявляют специфические требования к организации рабочей среды, которые связаны с заданной ориентацией объектов манипулирования относительно механизма робота. Звенья манипулятора связаны между собой с помощью соединений. Двигатели, приводящие в движение звенья, можно размещать в этих соединениях или передавать соответствующие силы и моменты через механизмы передачи движений, не меняющие кинематическую схему манипулятора [2]. Двигатель того или иного типа обычно выполняют в виде модуля, включающего также механизм передачи движений (редуктор), датчики обратной связи (потенциометры, тахомашины, вращающиеся трансформаторы и др. Описанная система представляет собой привод степени подвижности манипулятора (см. В данной работе рассматриваются электромеханические манипуляторы с электрическим двигателем постоянного тока с обратной связью, замкнутой по моменту (см. Исполнительная система (см. Первый тактический этап управления манипулятором - планирование траектории [, ], т. Движение робота моделируется с учетом имеющихся ограничений в рабочей зоне. На уровне планирования движений предполагаются известными цель движения, описание рабочей сцены с учетом имеющихся ограничений (препятствий), собственные возможности робота.