Два подхода к синтезу закона управления конечной точкой двухзвенного манипулятора
- Авторы: Антипов А.С.1, Грезнев П.П.1
-
Учреждения:
- ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
- Выпуск: № 113 (2025)
- Страницы: 73-94
- Раздел: Анализ и синтез систем управления
- URL: https://bakhtiniada.ru/1819-2440/article/view/289708
- ID: 289708
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Рассматривается задача отслеживания конечной точкой двухзвенного манипулятора желаемой траектории, заданной на плоскости в рабочем пространстве конечной точки, в условиях действия внешних возмущений. Эти возмущения полагаются согласованными (действуют по одним каналам с управлениями, в качестве которых рассматриваются обобщенные моменты). Стандартные подходы к управлению опираются на решение обратной задачи кинематики, которое может быть неоднозначным и, как правило, требует использования численных методов. Из-за данных недостатков актуальной является проблема разработки законов управления без решения обратной задачи кинематики. Для создания такого подхода к управлению предлагается рассмотреть в качестве выходных переменных координаты конечной точки в декартовой системе. Тогда на основе однозначной зависимости выхода от обобщенных координат можно перейти от исходного описания системы в терминах обобщенных координат к описанию в терминах положений конечной точки и решать задачу синтеза управления на основе преобразованной системы. Построение управления осуществляется с помощью блочного подхода, который позволяет разбить задачу на две элементарные подзадачи синтеза фиктивного и истинного управлений. Для проведения сравнительного анализа также разработан метод синтеза управляющих моментов, предполагающий решение обратной задачи кинематики. В обоих методах используются гладкие и ограниченные S-образные обратные связи, обеспечивающие подавление возмущений с заданной точностью и монотонность переходных процессов. Представлены результаты численного моделирования, подтверждающие эффективность подхода без решения обратной задачи кинематики.
Об авторах
Алексей Семенович Антипов
ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
Email: scholess18@mail.ru
Москва
Павел Павлович Грезнев
ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
Email: greznevp@gmail.com
Москва
Список литературы
- АНТИПОВ А.С., КРАСНОВА С.А., УТКИН В.А. Синтез инвариантных нелинейных одноканальных систем сле-жения с сигмоидальными обратными связями с обеспе-чением заданной точности слежения // Автоматика и те-лемеханика. – 2022. – №1. – С. 40–66.
- КОЛТЫГИН Д.С., СЕДЕЛЬНИКОВ И.А., ПЕТУХОВ Н.В. Аналитический и численный методы решения обратной задачи кинематики для робота Delta // Вестник ИрГТУ. –2017. – №5. – C. 87–96.
- КОРОВИН О.С. Обзор методов решения обратной за-дачи кинематики для манипулятора с избыточностью // «Политехнический молодежный журнал» МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2022. – № 2. – С. 1–8.
- КРАСНОВА С.А., УТКИН В.А., УТКИН А.В. и др. Пря-мой метод синтеза системы управления рабочим орга-ном манипулятора при неполных измерениях // Пробле-мы управления. –2008. –№1. – С. 10–18.
- НЕЛАЕВА Е.И., ЧЕЛНОКОВ Ю.Н. Решение прямых и обратных задач кинематики роботов-манипуляторов с использованием дуальных матриц и бикватернионов на примере стэнфордского манипулятора. Часть 2 // Ме-хатроника, автоматизация, управление. – 2015. – №16. – С. 456–463.
- ОВЦОВ С.А., САРОКА В.В. Разработка оптимальной системы управления роботом-манипулятором гальва-нической линии для погашения колебаний подвески в пе-реходных режимах // Труды БГТУ. Серия 3: физико-математические науки и информатика. – 2017. – №3. – С. 63–68.
- ОСЬКИН Д.А., ДЫДА А.А., КОНСТАНТИНОВА Е.А. Нейросетевое моделирование задачи обратной кинема-тики для манипуляционного робота // Современные наукоемкие технологии. – 2015. – №12. – С. 254–257.
- ПАРАЕВ Ю.И., КОЛЕСНИКОВА С.И., ЦВЕТНИЦ-КАЯ С.А. Управление роботом-манипулятором в усло-виях неопределенности // Вестник ТГУ. Управление, вы-числительная техника и информатика. – 2021. – №57. – С. 4–12.
- ANTIPOV A.S., KOKUNKO J.G., KRASNOVA S.A. et al. Direct control of the endpoint of the manipulator under non-smooth uncertainty and reference trajectories // Journal of The Franklin Institute. – 2023. – Vol. 360, Iss. 17. – P. 13430–13458.
- BACCOUCH M., DODDS S. A Two-Link Robot Manipula-tor: Simulation and Control Design // Int. Journal of Robotic Engineering. – 2020. –Vol. 5, No. 2. – P. 1–17.
- FEHR J., SCHMID P., SCHNEIDER G. et al. Modeling, Sim-ulation, and Vision-/MPC-Based Control of a PowerCube Serial Robot // Appl. Sci. – 2020. – Vol. 10, No. 20. – P. 1–26.
- KOCHETKOV S.A., KRASNOVA S.A., ANTIPOV A.S. Cascade Synthesis of Electromechanical Tracking Systems with Respect to Restrictions on State Variables // IFAC-PapersOnLine. – 2017. – Vol. 50, No 1. – P. 10142–10147.
- LI J., YU H., SHEN N. et al. A novel inverse kinematics method for 6-DOF robots with non-spherical wrist // Mech. Mach. Theory. – 2020. – Vol. 67, No. 157. – P. 104–189.
- LU J., ZOU T., JIANG X. A Neural Network Based Ap-proach to Inverse Kinematics Problem for General Six-Axis Robots // Sensors. – 2022. – Vol. 22, No. 22. – P. 1–19.
- MALIK A., LISCHUK Y., HENDERSON T. et al. A Deep Reinforcement-Learning Approach for Inverse Kinematics Solution of a High Degree of Freedom Robotic Manipulator // Robotics. – 2022. – Vol. 11, No. 2. – P. 1–17.
- MASSARO M., LOVATO S., BOTTIN M. et al. An Optimal Control Approach to the Minimum-Time Trajectory Planning of Robotic Manipulators // Robotics. – 2023. – Vol. 12, No. 3. – P. 1–24.
- MAZHAR A., TANVEER A., IZHAN M. et al. Robust Con-trol Approaches and Trajectory Planning Strategies for In-dustrial Robotic Manipulators in the Era of Industry 4.0: A Comprehensive Review // Eng. Proc. – 2023. – Vol. 56, No. 1. – P. 1–6.
- RAHMANI M., REDKAR S. Robot Manipulator Control Using a Robust Data-Driven Method // Fractal Fract. – 2023. – Vol. 7, No. 9. – P. 1–14.
- TRAN D.T., NGUYEN T.N., NGUYEN X.T. et al. Synchro-nous PD Control Using a Time Delay Estimator for a Four-Degree-of-Freedom Parallel Robot in Practice // Machines. – 2023. – Vol. 11, No. 8. – P. 1–21. 20. WANG F., LIU P., JING F. et al. Sliding Mode Robust Active Disturbance Rejection Control for Single-Link Flexible Arm with Large Payload Variations // Electronics. – 2021. – Vol. 10, No. 23. – P. 1–15.21. WEI B. A Tutorial on Robust Control, Adaptive Control and Robust Adaptive Control—Application to Robotic Manipula-tors // Inventions. – 2019. – Vol. 4, No. 3. – P. 1–13.22. ZHANG C. PD Plus Dynamic Pressure Feedback Control for a Direct Drive Stewart Manipulator // Energies. – 2020. – Vol. 13, No. 5. – P. 1–13.23. ZHAO A., TOUDESHKI A., EHSANI R. et al. Data-Driven Inverse Kinematics Approximation of a Delta Robot with Stepper Motors. Robotics. – 2023. –Vol. 12, No. 5. – P. 1–12.
Дополнительные файлы
