Robustní řízení redundantních paralelních mechanismů

Abstract

Práce se zabývá modelováním a řízením redundantních paralelních mechanismů. Hlavní pozornost je věnována zkoumání vlastností v současnosti nejpoužívanějších modelově orientovaných konceptů řízení. Dosud používaná řešení regulace mohou trpět vzájemným přetahováním nadbytečných pohonů. Fenomén přetahování pohonů je typickým projevem nepřesnosti modelu, který je využíván pro řízení mechanismů s nadbytečným počtem pohonů. Nový přístup k řešení je založen na principu klouzavého řízení, které je ve své přirozenosti do určité míry necitlivé k chybám modelu. Navržené řízení garantuje stabilitu a navíc nevyžaduje rozlišovat mezi jednotlivými pohony pro aplikaci zpětné vazby. V práci je nejdříve představena metodika sestavení matematického modelu redundantních paralelních mechanismů. Následně jsou v práci popsány v současnosti nejpoužívanější metody řízení těchto mechanismů. Pozornost je dále zaměřena na vliv a výpočet nepřesnosti modelu a na výslednou kvalitu řízení s nepřesným modelem. Dále je popsán princip klouzavého řízení. Tato metodika je následně upravena pro redundantně poháněné paralelní mechanismy a odzkoušena na dvou rovinných příkladech vláknového a tuhého 4RRR mechanismu. Práci uzavírá zhodnocení dosažených výsledků.

This thesis deals with the modelling and control of redundantly actuated parallel mechanisms. The main issue of this work is the model-based control properties of such mechanisms. Control of such structures suffers from several new control problems like the danger of mutual fighting of the redundant actuators. This is especially problem if the model imperfections appear. A new control method based on the sliding mode control is developed to tackle this problem. The property of this control is stability with respect to the bounded model imperfections. Moreover the solution can be used for the uniform usage of all actuators in feedback control. The thesis begins with the modeling of redundantly actuated parallel mechanisms. Then brief description of current model-based control strategies is done. Further the influence of the model uncertainties is studied. A numerical method evaluating model uncertainties is presented. This method is based on bounded uncertainties of model parameters. Further the robust sliding mode control is explained. This method is modified for redundantly actuated parallel mechanisms and tested on two planar mechanisms. The first one is the rigid 4RRR mechanism „Crosshead“ and the second one is the fiber-driven mechanism. Finally the obtained results are discussed.