Многоцелевое управление роботом-манипулятором с компенсацией запаздывания

Аннотация

Статья посвящена задаче стабилизации робота-манипулятора в заданном положении с учетом ряда требований к качеству динамики управляемого движения в различных режимах. В частности, необходимо обеспечить астатизм по отношению к постоянному внешнему возмущению. При этом управление осуществляется напрямую путем задания моментов на сочленениях робота. Особенность рассматриваемой задачи заключается в том, что математические модели динамики роботов-манипуляторов обладают существенными нелинейностями. Дополнительную сложность представляет собой наличие постоянного запаздывания в каналах управления и внешнего возмущения. Для решения поставленной задачи без учета запаздывания предлагается использовать комбинацию подхода линеаризации обратной связью и синтеза специальной многоцелевой структуры управления. Процедура синтеза таких регуляторов подразумевает разделение изначально сложной задачи синтеза на более простые подзадачи, которые могут быть решены относительно независимо друг от друга. При этом в зависимости от текущего режима движения отдельные части многоцелевой структуры могут быть отключены для экономии вычислительных ресурсов бортовой системы. Для компенсации постоянного запаздывания описывается процедура осуществления особой трансформации полученного многоцелевого регулятора, позволяющая сохранить передаточную матрицу исходной замкнутой системы. Таким образом, исходную задачу можно сначала решить без учета запаздывания, обеспечивая желаемые динамические характеристики, а затем преобразовать полученную систему с учетом запаздывания. Для демонстрации работоспособности представленного подхода приводятся результаты экспериментов с компьютерной моделью двухзвенного робота-манипулятора в различных режимах движения.