Опейко Ольга Федоровна – кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник,г. МинскТел.: +375299774189
E-mail: oopeiko@bntu.by
Olga F. Opeiko – PhD of Engineering Sciences. Associate Professor. Leading Researcher.MinskТел.: +375299774189E-mail: oopeiko@bntu.by
Целью работы является синтез дискретного адаптивного пропорционально-интегро-дифференцирующего (ПИД) регулятора для улучшения робастного качества системы. В последние десятилетия управление положением звеньев в промышленных роботах остается актуальной проблемой. В частности, робастное управление по выходу с ПИД-регулятором играет значительную роль. Хорошо известно, что управление с ПИД-регулятором обеспечивает робастное качество для объектов, представимых линейной моделью низкого порядка. В иных случаях может быть полезно адаптивное управление. Предложен критерий адаптации и получен закон адаптивного управления, основанный на методе градиента. Для быстрой адаптации предложен закон управления, содержащий вторую производную, обеспечивающий робастное качество динамики. С другой стороны, со второй производной в законе управления возможно робастное качество без адаптации. Поэтому для системы с ПИД-регулятором необходимо сравнить две альтернативы. Во-первых, неадаптивное управление с ПИД2-регулятором, содержащим вторую производную ошибки в законе управления. Во-вторых, адаптивный ПИД-регулятор, который содержит вторую производную в законе управления, чем достигается быстрая адаптация. Дискретное адаптивное и неадаптивное управление проанализировано методом имитационного моделирования для номинального и возмущенного объекта. Предложенные критерий адаптации и структура адаптивного управления обеспечивают устойчивость и робастность динамических показателей, что подтверждается имитационным моделированием. Сравнение систем с ПИД2-регулятором и адаптивного ПИД-регулятора показывает преимущество адаптивного регулятора в ширине области устойчивости. Способ применим для управления по выходу, когда выходная управляемая величина измеряется датчиком. К таким системам относятся системы управления положением рабочего органа, в частности, промышленных роботов.
The aim of the work is to improve the proportional integral differential (PID) controlled system robustness using the discrete adaptive control rule. In the recent decades, the tracking control of the industrial robots’actuators remains an actual problem. In particular, the robust output PID-control stands of significant importance. It is well known, that PID output control provide robustness for the low order plant model. Otherwise, adaptation-based control can be helpful. The criteria of the adaptation are proposed and the gradient method based adaptation rule is evaluated. For the fast adaptation, the control low offered with the second derivative, which assures the dynamics robust quality. On other hand, with the second derivative in control law, it is possible to reach high robustness without adaptation. Hence, in the system with PID control, two alternatives must be compared. Firstly, the not adaptive PID2 controller with second derivative in control low. Secondly, the adaptive PID controller, which fastness achieved with the second derivative in the control law. The discrete adaptation and its comparison with not adaptive discrete PID2 control are analyzed by means of simulation for nominal and perturbed plant. The simulation results demonstrate the high efficiency of the proposed method of adaptation. The proposed criteria of adaptation and structure of the fast adaptive control rule provide stability and the robustness of dynamics, suggested by simulation. The comparison of the systems with PID2 controller and the adaptive one demonstrate advantage of the adaptive controller because of the width stability range. The method is useful only for output control when the output value is measured by sensor. That can be tracking control systems, for instance, robots’ end effectors.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.