Введение к работе
Актуальность темы. Теория управления механическими и электромеханическими системами является одной из центральных в современной теории управления и привлекает значительный интерес исследователей как в нашей стране, так и за рубежом. Разработка алгоритмов управления такими системами и, в частности роботами-манипуляторами, является важной практической задачей, актуальность которой обусловлена, в первую очередь, их широким применением в различных областях человеческой деятельности.
Цель работы. Цель работы состоит в разработке и исследовании алгоритмов стабилизации программных движений нелинейных механических систем, управляемых асинхронными двигателями и алгоритмов позиционно-силового управления механических систем, взаимодействующих с абсолютно твердой недеформируемой поверхностью (механических систем с дополнительными голономными связями).
Методы исследования. В работе используются методы качественной теории дифференциальных уравнений, метод систем сравнения, второй метод Ляпунова и исследование устойчивости систем с помощью нескольких функций Ляпунова.
Научная новизна.
Разработана методика сведения задачи стабилизации программных траекторий робота-манипулятора, управляемого асинхронными двигателями, к задаче стабилизации тривиального решения каскадной системы.
Получены достаточные условия глобальной асимптотической устойчивости для специального класса неавтономных нелинейных каскадных систем.
Предложены алгоритмы управления асинхронными двигателями, обеспечивающие стабилизацию программных траекторий робота-манипулятора. Доказано утверждение об асимптотической устойчивости в целом замкнутой системы упра-
вления.
Предложена математическая модель описания динамики управляемой механической системы, взаимодействующей с абсолютно твердой поверхностью, ориентированная на решение задач позиционно-силового управления.
Для ранее не исследованного случая, когда алгебраические уравнения связей разрешимы лишь в некоторой области пространства обобщенных координат робота, разработаны алгоритмы позиционно-силового управления при условии, что либо массо-инерционные параметры манипулятора неизвестны либо обобщенные скорости манипулятора неизмеримы.
Практическая ценность. Результаты диссертации могут быть использованы при практической разработке алгоритмов стабилизации программных траекторий манипуляторов, управляемых асинхронными двигателями (которые имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами двигателей) и при разработке алгоритмов позиционно-силового управления манипуляторами взаимодействующими с внешней средой.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на семинарах кафедры теоретической кибернетики СПбГУ, на семинарах Института Проблем Машиноведения РАН (С. Петербург), Университета г. Линчопинг (Швеция, 1993), Технологического Университета г. Компьень (Франция, 1995), Университетов Твенте и Дельфта (Нидерланды, 1997), на Балтийской олимпиаде по автоматическому управлению - ВОАС (С. Петербург, 1992), на 7 Латино-Американском конгрессе но автоматическому управлению (Буэнос-Айрес, 1996).
Публикации. По теме диссертации опубликовано восемь работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и списка литературы. Работа изложена на 114 страницах текста, подготовленного в издательской системе ВД]?Х. Список литературы насчитывает 96 наименований.