Идентификация параметров взаимодействия звеньев подводных манипуляторов с вязкой средой для точного автоматического выполнения манипуляционных операций. Часть 2

В первой части статьи авторами был предложен обобщенный алгоритм решения обратной задачи динамики для многозвенных подводных манипуляторов (ПМ), который в процессе движения ПМ в вязкой среде позволяет более корректно учесть не только вязкие трения, но и присоединенные к их звеньям массы и моменты инерции жидкости. С использованием этого алгоритма получены соотношения, формирующие внешние моменты на выходных валах всех приводов ПМ и их отдельные составляющие, которые зависят не только от неизвестных масс и моментов инерции жидкости, присоединяемой к звеньям ПМ, но и от сил вязкого трения. Эти составляющие представлены в аналитическом виде, удобном для выполнения идентификации конкретных параметров взаимодействия вязкой среды со звеньями ПМ, которые должны позволить реализовать системы автоматического управления ПМ для высокоточного выполнения даже силовых подводных манипуляционных операций.
Во второй части статьи на основе полученных аналитических соотношений разработан метод идентификации неизвестных масс и моментов инерции жидкости, присоединяемой к звеньям ПМ, а также коэффициентов вязкого трения этих звеньев в процессе их произвольного перемещения в водной среде. Указанный метод включает два этапа. На первом этапе на выходных валах каждого привода ПМ с помощью диагностических наблюдателей определяются значения внешних моментов, зависящие только от сил вязкого трения, а также от неизвестных масс и моментов инерции жидкости. На втором этапе с использованием аналитических представлений этих моментов и линейного фильтра Калмана в конкретной зоне океана выявляются искомые текущие значения присоединенных масс и моментов инерции жидкости, а также коэффициенты вязких трений.
Результаты моделирования с использованием полной математической модели автономного необитаемого подводного аппарата с установленным на нем конкретным ПМ подтвердили работоспособность и высокую эффективность предлагаемого метода для точной идентификации всех искомых параметров взаимодействия звеньев ПМ с вязкой средой. 

1. Филаретов В. Ф., Зуев А. В., Тимошенко А. А. Идентификация параметров взаимодействия звеньев подводных манипуляторов с вязкой средой для точного автоматического выполнения манипуляционных операций. Часть 1 // Мехатроника, автоматизация, управление. 2025. Т. 26, № 2. С. 91—101.

2. Ikonen E., Najim K. Advanced process identification and control. Marsel Dekker Inc, New York, 2002. 310 c.

3. Зуев А. В., Жирабок А. Н., Филаретов В. Ф., Проценко А. А. Идентификация дефектов в нестационарных системах на основе скользящих наблюдателей // Мехатроника, автоматизация, управление. 2021. Т. 22, № 12. С. 625—633.

4. Жирабок А. Н., Зуев А. В., Шумский А. Е. Метод идентификации дефектов в нелинейных системах на основе скользящих наблюдателей // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2021. № 1. С. 11—23.

5. Жирабок А. Н., Зуев А. В., Сергиенко О., Шумский А. Е. Идентификация дефектов в нелинейных динамических системах и их датчиках на основе скользящих наблюдателей // Автоматика и телемеханика. 2022. № 2. С. 63—89.

6. Yan X., Edwards C. Nonlinear robust fault reconstruction and estimation using sliding mode observers // Automatica. 2007. Vol. 43. P. 1605—1614.

7. Андреев В. Д., Ивкин А. М., Кулешов В. С. Основы проектирования следящих систем / Под ред. Н. А. Лакоты. М.: Машиностроение, 1978. 391 с.

8. Филаретов В. Ф., Зуев А. В., Губанков А. С. Управление манипуляторами при выполнении различных технологических операций. М.: Наука, 2018. 232 с.

9. Жирабок А. Н., Усольцев С. А. Линейные методы при диагностировании нелинейных систем // Автоматика и телемеханика. 2000. № 7. С.149—159.

10. Уткин В. И. Скользящие режимы и их применение в системах с переменной структурой. М.: Наука, 1974. 272 с.

11. Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя. М.: Наука, 1991. 432 с.

12. Колюбин С. А. Динамика робототехнических систем. СПб: Изд-во Ун-та ИТМО, 2017. 117 с.

13. Пантов Е. Н., Махин Е. Е., Шереметов Б. Б. Основы теории движения подводных аппаратов. Л.: Судостроение, 1973. 209 с.

14. Fossen T. I. Guidance and control of ocean vehicles. Chichester: Wiley, 1994. 494 с.

15. Филаретов В. Ф., Юхимец Д. А. Особенности синтеза высокоточных систем управления скоростным движением и стабилизацией подводных аппаратов в пространстве. Владивосток: Дальнаука, 2016. 400 с.