РАЗРАБОТКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМИ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИМИ КОМПЛЕКСАМИ С ЦИФРОВЫМИ ДВОЙНИКАМИ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫМИ ПРИВОДАМИ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ
DOI:
https://doi.org/10.14529/power260209Ключевые слова:
цифровой двойник, робот с гибкими сочленениями, конечно-элементный анализ, адаптивное PID-управление, траекторное слежениеАннотация
Переход роботизированных манипуляторов к облегчённым конструкциям и удлинённым звеньям усиливает влияние упругости на динамический отклик и точность траекторного слежения. В традиционных моделях гибкость часто рассматривается как внешнее возмущение, из-за чего параметры конструкции, полученные при конечно-элементном анализе, не используются напрямую в контуре управления. В сокращённой редакции обобщён подход, в котором структурная модель ANSYS согласуется с моделью управления MATLAB/Simulink. Из конечно-элементной модели извлекаются эквивалентные жёсткости, инерционные характеристики, собственные частоты и параметры демпфирования шестизвенного манипулятора; затем эти данные включаются в жёстко-гибкую динамическую модель. Для компенсации остаточной гибкой динамики применяет-ся регрессионное представление и адаптивный PID-регулятор момента с σ-модификацией и зоной нечувствительности. Численное моделирование показывает, что предложенный подход уменьшает колебания и повышает точность слежения как без нагрузки, так и при полезной нагрузке.
Скачивания
Библиографические ссылки
Cammarata A. Global modes for the reduction of flexible multibody systems. Multibody Systems Dynamics. 2021;53:59–83. DOI: 10.1007/s11044-021-09790-0 DOI: https://doi.org/10.1007/s11044-021-09790-0
Wu L., Tiso P. Nonlinear model order reduction for flexible multibody dynam-ics: a modal derivatives approach. Multibody System Dynamics. 2016;36:405–425. DOI: 10.1007/s11044-015-9476-5 DOI: https://doi.org/10.1007/s11044-015-9476-5
Ni Z., Wu S., Zhang Y., Wu Z. Payload parameter identification of a flexible space manipulator system via complex eigenvalue estimation. International Journal of Aerospace Engineering. 2020;2020:1–17. DOI: 10.1155/2020/5142925 DOI: https://doi.org/10.1155/2020/5142925
Salamina L., Botto D., Mauro S., Pastorelli S. Modeling of flexible bodies for the study of control in the Simulink environment. Applied Sciences. 2020;10:5861. DOI: 10.3390/app10175861 DOI: https://doi.org/10.3390/app10175861
Dong F., Yu B., Zhao X., Chen S., Liu H. Constraint-Following Servo Control for the Trajectory Tracking of Manipulator with Flexible Joints and Mismatched Uncertainty. Machines. 2021;9:202. DOI: 10.3390/machines9090202 DOI: https://doi.org/10.3390/machines9090202
Xu H., Yang Q., Cai J., Zhu C., Mei C. Adaptive prescribed performance control for flexible-joint robotic manipulators with unknown deadzone and actuator faults. Electronics. 2025;14:1917. DOI: 10.3390/electronics14101917 DOI: https://doi.org/10.3390/electronics14101917
Schluse M., Priggemeyer M., Atorf L., Rossmann J. Experimentable Digital Twins—Streamlining Simula-tion-Based Systems Engineering for Industry 4.0. IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2018;14(4):1722–1731. DOI: 10.1109/TII.2018.2804917 DOI: https://doi.org/10.1109/TII.2018.2804917
Liu M., Fang S., Dong H., Xu C. Review of digital twin about concepts, technologies, and industrial applica-tions. Journal of Manufacturing Systems. 2021;58:346–361. DOI: 10.1016/j.jmsy.2020.06.017 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2020.06.017
Zhao X., Wang M., Liu N., Tang Y. Trajectory planning for 6-DOF robotic arm based on quintic polynomi-al. In: 2017 2nd International Conference on Control, Automation and Artificial Intelligence (CAAI 2017). 2017. P. 115–118. DOI: 10.2991/caai-17.2017.23 DOI: https://doi.org/10.2991/caai-17.2017.23
Goubej M., Königsmarková J., Kampinga R. et al. Employing finite element analysis and robust control concepts in mechatronic system design – flexible manipulator case study. Applied Sciences. 2021;11:3689. DOI: 10.3390/app11083689 DOI: https://doi.org/10.3390/app11083689
Spong M.W., Hutchinson S., Vidyasagar M. Robot Modeling and Control. Wiley, 2006.
Ioannou P., Sun J. Robust Adaptive Control. Dover Publications, 2012.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 Bulletin of the South Ural State University series "Power Engineering"
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
