Манипулятор китайской космической станции играет огромную роль для решения ключевых задач: от ежедневного обслуживания до транспозиционной стыковки. Необходимыми условиями для успешного решения этих задач являются высокая точность и динамические характеристики манипулятора, которые часто могут быть обеспечены средствами управления, разработанными на основе динамической модели. В исследовательской статье, недавно опубликованной в журнале «Космос: наука и технологии», доктор Ли из Государственной ключевой лаборатории управления и контроля сложных систем предложил новую рекурсивную реализацию составного адаптивного управления для роботов-манипуляторов.
Доктор Ли в своем исследовании обратился к составному адаптивному контроллеру. Адаптивное управление может обеспечить сходимость следящего управления, даже если система имеет неопределенные или медленно меняющиеся параметры.
Эту схему можно разделить на два класса, называемых прямой адаптацией и косвенной адаптацией в соответствии с сигналом, который управляет законом обновления параметра. В первой категории обновление параметра обусловлено ошибками отслеживания. В то время как во второй параметры изменяются в соответствии с ошибками прогнозирования, обычно отфильтрованными крутящими моментами в суставах.
Адаптивное управление, основанное на ошибках отслеживания, обычно может гарантировать глобальную конвергенцию отслеживания; однако сходимость оцениваемых параметров имеет более жесткие условия. Для сравнения, косвенное адаптивное управление имеет более высокую скорость сходимости параметров, но, как правило, трудно добиться стабильности ошибок отслеживания.
Составной адаптивный контроллер обладает преимуществами обоих, в которых адаптация параметров управляется как ошибками отслеживания, так и ошибками прогнозирования. Однако вычислительная сложность этих адаптивных методов управления является основным ограничением для практических роботов-манипуляторов, особенно для тех случаев, когда требуется высокая степень свободы.
Чтобы решить вышеупомянутые трудности, доктор Ли переписал уравнение Ньютона-Эйлера, используя форму общих матриц из классического рекурсивного алгоритма Ньютона-Эйлера. Затем ученый разработал рекурсивный составной метод адаптивного управления и проверил устойчивость предложенного метода путем выбора соответствующей функции Ляпунова. Вычислительная сложность предлагаемой рекурсивной составной адаптации намного меньше, чем в существующих исследованиях. Причина этого в том, что в оригинальном составном контроллере не уделялось внимания его вычислительным аспектам.
Результаты исследования показывают, что ошибки отслеживания явно уменьшаются при использовании рекурсивного составного адаптивного контроллера. И оценки параметров сходятся быстрее с рекурсивным составным адаптивным контроллером. В части моделирования в качестве примера моделирования используется манипулятор Китайской космической станции, и результаты подтверждают эффективность предложенного рекурсивного алгоритма. Кроме того, поскольку вычислительная нагрузка линейна в зависимости от количества сочленений, предлагаемый метод особенно привлекателен для избыточного многосуставного манипулятора.
Читать далее:
Археологи обнаружили давно затерянный храм Геракла 9 века до нашей эры
Появились безвоздушные шины: они выглядят как клеточные структуры животных
Туркменистан хочет закрыть газовый кратер «Врата в ад», горящий с 1971 года