Стабілізація робочого органу робота-маніпулятора в робочій точці
DOI:
https://doi.org/10.20535/2077-7264.3(85).2024.321802Ключові слова:
робот-маніпулятор, багатовимірний ПІД-регулятор, модальне налаштування параметрів ПІД-регулятора, метод невизначених коефіцієнтів, принцип суперпозиціїАнотація
Останнім часом у всьому світі активно реалізується нова концепція розвитку промислового виробництва «Індустрія 4.0» (по-іншому називається «четвертою промисловою революцією»). Звідси, набуло великого масштабу впровадження робототехнічних систем у промисловість, зокрема і у поліграфічне виробництво. Ефективність практичного застосування роботів-маніпуляторів значною мірою визначається якістю виконання їх системами управління заданих операцій в різних режимах функціонування. Більшість систем управління промислових РТС базуються на алгоритмах управління ПІД-регуляторами заданим (програмним) рухом робочого органу робота-маніпулятора і його стабілізації в точці позиціонування. При цьому якість режиму стабілізації робочого органу робота-маніпулятора в робочій точці залежить від часу і точності стабілізації. Незважаючи на велику кількість публікацій з методів налаштування параметрів ПІД-регуляторів, невирішеними залишаються ще багато проблем з їх налаштуванням. Звідси, вирішення вказаної вище проблеми оптимального налаштування параметрів багатовимірного ПІД-регулятора актуально і своєчасно. В цій статті запропоновано двоконтурну систему управління динамікою робота-маніпулятора, в якій перший контур здійснює виведення робочого органу робота-маніпулятора в задану точку позиціонування, другий контур — стабілізацію положення робочого органу маніпулятора в заданій точці позиціонування. Для стабілізації робочого органу в заданій точці позиціонування запропоновано модальний підхід до оптимального налаштування параметрів пропорційної та диференціальної частин багатовимірного ПІД-регулятора на основі оригінального методу невизначених коефіцієнтів та принципу суперпозиції. Для усунення статичної помилки пропонується використовувати метод Девісона налаштування інтегральної частини ПІД-регулятора. Проведено комп’ютерне моделювання підтверджує ефективність запропонованого підходу.
Посилання
Bettiol, M., Capestro, M., De Marchi, V., Di Maria, E., & Sedita, S. R. (2021). Industrial districts and the fourth industrial revolution. Competitiveness Review, 31(1), 12–26. https://doi.org/10.1108/CR-12-2019-0155.
Hwang, Y.-L., Cheng, J.-K., & Truong, V.-T. (2018). Dynamic analysis and control of industrial robotic manipulators. Applied Mechanics and Materials, 88, 30–36.
Angeles, J. (2003). Fundamentals of Robotic Mechanical System: Theory, Methods, and Algorithms. Springer, 521 p.
Kaltsoukalas, K., Makris, S., & Chryssolouris, G. (2015). On generating the motion of industrial robot manipulators. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 32, 65–71.
Penttinen, J., & Koivo, H. N. (1980). Multivariable tuning regulators for unknown systems. Automatica (Journal of IFAC), 16(4), 393–398. https://doi.org/10.1016/0005-1098(80)90023-0.
Monaco, S., & Normand-Cyrot, D. (2009). Linearization by output injection under approximate sampling. European Journal of Control, 15(2), 205–217.
Moreno-Valenzuela, J. (2007). Velocity field control of robot manipulators by using only position measurements. Journal of the Franklin Institute, 344(8), 1021–1038.
Berbyuk, V. E., & Boström, A. E. (2001). Optimization problems of controlled multibody systems having spring-damper actuators. International Applied Mechanics, 37(7), 935–940.
Åström, K. J., & Hägglund, T. (1995). PID Controllers: Theory, Design, and Tuning. Research Triangle Park, NC: International Society of Automation (ISA), 343 p.
Demydiuk, M. V., & Demydiuk, V. M. (2020). Parametrychna optymizatsiia kinematychnoyi struktury rukhu dvolankovoho manipuliatora [Parametric optimization of the kinematic structure of the two-link manipulator movement]. Visnyk Kharkivskoho Natsionalnoho Universytetu imeni V. N. Karazina, Seriia Matematychnie Modeliuvannia. Informatsiini Tekhnolohii. Avtomatyzovani Systemy Upravlinnia, (48), 36–48. https://doi.org/10.26565/2304-6201-2020-48-03 [in Ukrainian].
Astrom, K. J., & Hagglund, T. (2005). Advanced PID control. The Instrumentation, Systems, and Automation Society, 461 p.
Ang, K. H., Chong, G., & Li, Y. (2005). PID control system analysis, design, and technology. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 13(4), 559–576.
Li, Y., Ang, K. H., & Chong, G. C. Y. (February, 2006). Patents, software, and hardware for PID control: An overview and analysis of the current art. IEEE Control Systems Magazine, 41–54.
Landau, I. D. (1999). From robust control to adaptive control. Control Engineering Practice, 7(9), 1113–1124.
Davison, E. I., & Goldenberg, A. (1975). Robust control of general servomechanism problem. Automatica (Journal of IFAC), 11, 461–471. https://doi.org/10.1016/S1474-6670(17)67744-9.
Polishchuk, I. A. (2023). Nalashchuvannia PID-rehuliatora na osnovi metodu priamoho synthezu dlia obiektiv druhoho poriadku iz zapysom [PID controller tuning based on direct synthesis method for second-order systems]. Naukovi pratsi VNTU, 2, 1–11 [in Ukrainian].
Davison, E. I. (1976). Multivariable tuning regulators. IEEE Transactions on Automatic Control, AC-21(1), 35–47.
Stenin, A., Drozdovych, I., & Soldatova, M. (2020). Method of uncertain coefficients in problems of optimal stabilization of technological processes. Radio Electronics, Computer Science, Control, 1(52), 209–217.
Süli, E., & Mayers, D. F. (2012). An Introduction to Numerical Analysis. Cambridge University Press. 444 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511801181.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Олександр Африканович Стенін, Марія Олександрівна Солдатова, Ірина Геннадіївна Дроздович, Олександр Павлович Шостачук
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons CC BY для журналів відкритого доступу.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов’язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
