Кандидат технических наук, доцент
г. Усть-Каменогорск,
Associated Professor, Automation and Control Specialty at the Department of Instrument Engineering and Technology Automation, School of Information Technology
Ust-Kamenogorsk, 070004
Доктор физико-матеиатических наук, профессор
г. Усть-Каменогорск,
Докторант Ph. D
г. Усть-Каменогорск,
Кандидат физико-матеиатических наук, старший преподаватель
г. Усть-Каменогорск,
Рассмотрена задача управления движением манипуляционного робота в одном направлении. Такая задача возникает при резке, сварке, покраске, нанесении покрытий и других аналогичных действиях, когда инструмент робота совершает программное движение вдоль обрабатываемой поверхности и в то же время нужно без перерегулирования автоматически поддерживать определенное расстояние от этого инструмента до поверхности. Получен новый алгоритм управления линейным объектом второго порядка общего вида методом компенсации динамики объекта и возмущений, имеющий преимущества перед известными решениями. Алгоритм обеспечивает нулевую статическую ошибку регулирования и движение системы при отработке внешних воздействий с точностью до фильтров-эталонов второго порядка, что удобно для практических применений. Первый фильтр задает движения системы при отработке задания, второй обеспечивает компенсацию возмущений на переменные состояния. Представлена пошаговая процедура синтеза алгоритма для объекта управления второго порядка общего вида, получены формулы для расчета коэффициентов регулятора. Полученные уравнения, определяющие процессы в замкнутой системе управления, позволяют выполнить анализ качества управления и динамики изменения управляющего воздействия в зависимости от внешних воздействий. Разработан метод идентификации уравнений движения данного робота в условиях, когда известна максимальная скорость перемещения его инструмента и динамическая ошибка регулирования сервосистем робота. По этому методу уравнения робота приводятся к форме Вышнеградского, затем на компьютерной модели легко подбираются нужные собственная частота и коэффициент затухания. Рассмотрено применение полученного алгоритма для создания системы автоматического регулирования положения инструмента робота. Выяснено, что задание свободных коэффициентов этих фильтров из условия равенства собственных частот фильтра и объекта управления обеспечивает заданное быстродействие системы при умеренной амплитуде управляющих воздействий. Методом математического моделирования показано достижение заданного качества регулирования и параметрической структурной робастности полученной системы управления.
The task of controlling the manipulation robot movement in one direction has been considered. Such task appears at cutting, welding, painting and other similar operations, when the robot instrument performs a program motion along the working surface and at the same time, it is necessary to keep a definite distance from this instrument to the surface automatically without excessive correction. A new algorithm of controlling the linear object of the second order of the general form has been obtained by dynamics and perturbations compensation method, which takes precedence over well-known decisions. The algorithm provides a zero static error of the system regulation and movement in acquisition of external effects within the accuracy of standard filters of the second order that is convenient for practical use. The first filter indicates movements of the system during the task performing; the second one provides perturbations compensation on state variables. A step-by-step procedure of the algorithm synthesis has been represented for the second order controlled object of the general form. Formulae for calculating regulator coefficients have been obtained. The obtained equations defining processes in a closed control system allow performing the analysis of the control quality and the dynamics of control changes depending on external influences. A method of equations identification of the robot motion in conditions when we know the maximum speed of its instrument movement and a dynamic error of the robot servosystem regulating has been developed. By this method, the robot equations are brought up to the Vyshnegradskiy’s form and then on the computer model a fundamental frequency and a decay factor can be easily chosen. The application of the obtained algorithm has been reviewed to create a system of automatic regulation of the robot instrument position. It has been clarified that defining free coefficients of these filters on position of filter fundamental frequency equation and a controlled object provides the given system operation speed at moderate amplitude of controlling actions. A mathematical modeling method has shown the advantages of regulation program quality, parametric and structural robustness of the obtained control system.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.