НАСТРОЙКА РЕГУЛЯТОРА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ДВУХКОЛЕСНОЙ МОБИЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2019-1-110-116Ключевые слова:
мобильная платформа, модель объекта управления, преобразователь управляющих воздействий, микроконтроллерАннотация
В данной статье приведено краткое описание исследуемых параметров двухколесной мобильной платформы. Для исследуемой платформы определен вид передаточной функции в канонической форме и выполнен расчет ее коэффициентов. Сравнение выходных характеристик вращательного движения мобильной платформы и ее математической модели показало, что с достаточной долей достоверности модель может быть использована для расчета коэффициентов и настройки регулятора мобильной платформы. Расхождение экспериментальной и расчетной кривой вызвано погрешностями эксперимента. Полное подавление колебаний и незначительное запаздывание при выходе переходной характеристики на установившееся значение обусловлено неучитываемыми компонентами передаточной функции при ее представлении колебательным звеном. На основе экспериментальных данных вычислены коэффициенты преобразователя управляющих воздействий, представляющего собой автоматический регулятор системы управления вращательным движением двухколесной мобильной платформы. Проведены исследования принципиальных возможностей реализации разработанного алгоритма на базе микроконтроллера. Особенность этого алгоритма состоит в отсутствии подобных решений для операционных систем микроконтроллеров, а также в отсутствии стандартных библиотек для программирования таких преобразователей на микроконтроллерах или программируемых логических контроллерах. Применяемая настройка регулятора позволяет быстрее и точнее управлять процессом вращения мобильной платформы вокруг вертикальной оси с учетом изменения характеристик управляемого объекта.Библиографические ссылки
Lee K.S., Park Y.S. Residual vibration reduction for a flexible structure using a modified input shaping technique // Robotica. 2002. Vol. 20. P. 553-561.
Alikoc B., Vyhlidal T., Ergenc A.F. Closed-form smoothers and shapers with distributed delay for damped oscillatory modes // Iet Control Theory and Applications. 2016. Vol. 10. No. 18. P. 2534-2542.
Singer N., Singhose W., Seering W. Comparison of filtering methods for reducing residual vibration // European Journal of Control. 1999. Vol. 5 No. 2-4. P. 208-218.
Chatlatanagulchai W., Nithi-uthai S., Intarawirat P. Intelligent Backstepping System to Increase Input Shaping Performance in Suppressing Residual Vibration of a Flexible-Joint Robot Manipulator // Engineering Journal-Thailand. 2017. Vol. 21. No. 5. P. 203-223.
Liang Z., Huang J., Zang Q. Using continuous function shaping to reduce vibration for flexible systems // Proc. 32nd Chinese Control Conference. Xian, 2013. P. 4276-4281.
Singhose W., Vaughan J. Reducing Vibration by Digital Filtering and Input Shaping // Ieee Transactions on Control Systems Technology. 2011. Vol. 19. No. 6. P. 1410-1420.
Dhanda A. Projected Phase-Plane Switching Curves for Vibration Reduction Filters With Negative Amplitudes // Journal of Dynamic Systems Measurement and Control-Transactions of the Asme. 2014. Vol. 136. No. 5. P. 9.
Cole M.O.T., Wongratanaphisan T. Optimal FIR Input Shaper Designs for Motion Control With Zero Residual Vibration // Journal of Dynamic Systems Measurement and Control-Transactions of the Asme. 2011. Vol. 133. No. 2. P. 9.
Cole M. O. T. A class of low-pass FIR input shaping filters achieving exact residual vibration cancelation // Automatica. 2012. Vol. 48. No. 9. P. 2377-2380.
Cole M. O. T., Wongratanaphisan T. A Direct Method of Adaptive FIR Input Shaping for Motion Control With Zero Residual Vibration // Ieee-Asme Transactions on Mechatronics. 2013. Vol. 18. No. 1. P. 316-327.
Pao L.Y. Multi-input shaping design for vibration reduction // Automatica. 1999. Vol. 35. No. 1. P. 81-89.
Peng D.W., Singh T., Milano M. Zero-phase velocity tracking of vibratory systems // Control Engineering Practice. 2015. Vol. 40. P. 93-101.
Sarafin P., Revak M., Chovanec M., Sevcik P. Self-tuning input shaper modelling // 2016 International Conference on Information and Digital Technologies (Idt). 2016. P. 271-273.
Singh T. Jerk limited input shapers // Journal of Dynamic Systems Measurement and Control-Transactions of the Asme. 2004. Vol. 126. No. 1. P. 215-219.
Singh T., Pole-Zero, Zero-Pole Canceling Input Shapers // Journal of Dynamic Systems Measurement and Control-Transactions of the Asme. 2012. Vol. 134. No. 1. P. 10.
Повышение качества переходных процессов при управлении поворотом быстроходной гусеничной машины / С. В. Абдулов, В. Б. Держанский, И. А. Тараторкин, А. И. Тараторкин, А. А. Волков // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. 2018. Т. 18. № 3. С. 21-29.
Держанский В. Б., Тараторкин И. А., Карпов Е. К. Применение shaping-фильтров в системе управления движением быстроходной гусеничной машины // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2014. Т. 1. № 1 (19). С. 8-13.
Taratorkin I., Derzhanskii V., Taratorkin A. Improving the quality of transient response during automatic control of the turn of a tracked vehicle based on the implementation of structured input shapers // MATEC Web of Conferences. 2017. Р. 06029.
Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического управления. Изд. 4-е, перераб. и доп. СПб. : Профессия, 2003. 752 с.
Карпов Е. К., Кузнецова Е. М. Программно-аппаратная реализация преобразователя управляющих воздействий на базе микроконтроллера ATMEGA328P // Интеллектуальные системы в производстве. 2018. № 4 (16). С. 95-102.
Карпов Е. К., Карпова И. Е. Применение преобразователя управляющих воздействий в системе с обратной связью // Наука XXI века: технологии, управление, безопасность : сборник материалов I международной научно-практической конференции. 2017. С. 220-226.
