В даний час я розробляю роботизовану руку з 6-DOF, і моя мета - дати змогу задати задані для 3d-положення, швидкості та орієнтації ( ).
Поки що в коледжі я мав керування зворотним зв'язком для систем SISO , тож, враховуючи криву навчання багатовимірного управління, я повинен підходити до цієї проблеми, намагаючись моделювати систему як MIMO або декілька SISO?
Якщо можливо, будь ласка, зазначте можливі недоліки та переваги в кожній стратегії.
Відповіді:
Ласкаво просимо на Robotics.SE! Це не зовсім моя область знань, але дозвольте дати вам кілька покажчиків.
Дуже поширеним підходом до управління маніпуляторами є спочатку спроектувати хороші спільні контролери швидкості, у підході, який ви згадуєте "декілька SISO". Потім ви використовуєте зворотну кінематику, щоб визначити в кожен момент часу, яка швидкість суглоба повинна бути в ідеалі для досягнення бажаної позиції кінцевого ефектора. Якщо припустити, що динаміка циклу управління спільною швидкістю відбувається досить швидко, ви повинні мати можливість досягти цих швидкостей. Кінематична модель маніпуляторів зазвичай отримується за параметрами Денавіт-Гартенберг.
Враховуючи, що це часто робиться для роботів і, ймовірно, достатньо для ваших цілей, я пропоную вам скористатися таким підходом.
У нелінійному класі управління, який я взяв, ми побачили модель MIMO для роботів-маніпуляторів. Я не впевнений у цьому на 100%, але, думаю, ви можете скористатися цим, якщо вас цікавить моделювання не лише кінематики, але й динаміки.
Основна відмінність полягає в тому, що в цьому сценарії спільні положення і швидкості впливають на інерційну матрицю, Коріоліс і відцентрові сили і демпфування нелінійним і, як правило, не відокремленим. Таким чином, вам не тільки доведеться звикати до управління MIMO, але і доведеться вивчити нелінійне управління.
Як я вже говорив, це не моя сфера знань, тому, якщо хтось думає, що я сказав будь-яку безглуздість, я був би радий виправитись.
Набір контролерів паралельних SISO - це підмножина контролерів MIMO, тому MIMO є щонайменше настільки ж потужним і, можливо, більш потужним. Щодо плюсів і мінусів, я не бачу причин використовувати паралельний SISO, за винятком того, що вам це може бути зручніше, так що це може бути легше зробити.
Це говорить про те, що система може бути відокремлена приводом, і в цьому випадку це може виявитися декількома проблемами SISO. Хоча системи управління - це моя область, я не працюю над роботами, тому не можу сказати, чи так це у вашій проблемі.
Ще одна річ, яка часто робиться, як зазначав georgebrindeiro, - це розбити проблему на внутрішні та зовнішні петлі управління, де внутрішні петлі дозволяють ігнорувати велику частину
Я ніколи не бачив, як MIMO використовувався в цьому контексті, але я бачу, як може застосовуватися SISO .
Більшість робототехнічних систем, яких я бачив, були агрегатами одновісних контролерів двигуна (ваш безліч SISO ), кожен з яких мав лише один кодер для зондування та один двигун для спрацьовування. Отже, кожна вісь була SISO , але робот в цілому був MIMO .
Деякі системи, над якими я працював, мали суттєвий люфт між двигуном / обертовим кодером та навантажувальним / лінійним кодером, тому реалізовані подвійні петлі зворотного зв'язку, з одним виходом управління двигуном, але двома кодерами. Обертовий енкодер на двигуні в основному використовувався для точного відстеження швидкості, тоді як лінійний енкодер на навантаженні використовувався для компенсації люфту в (черв'ячній) передачі та надання точної інформації про положення та відстеження.
Я вважаю, що для більшості систем управління ці традиційні методи управління - це найбільше, що вам коли-небудь знадобиться, однак є винятки.
Я бачив лише одну систему, яка могла б отримати користь від справді системи управління MIMO, яка була такою, яка має аналогічні ваші власні характеристики, але також потрібна для управління силою, застосованою в точці інструментів робота. Ми зробили це реалізувати з традиційним множинним SISO підходом, але він вимагає виключно ретельної настройки, і я не впевнений , що спроби використовувати деякі форми обчисленої техніки крутного моменту було б легше в будь-якому випадку.
Я б запропонував почати з декількох підходів SISO, і якщо це не дасть вам необхідних характеристик та характеристик, вивчіть більш прогресивні методи. Принаймні, ви до цього часу дізнаєтесь набагато більше про кінематику та динаміку вашої системи.