Digitális pozíciószabályozás súlykompenzációval és aktuátor karakterisztika figyelembevételével
Robotokat manapság szinte kizárólagosan mikroprocesszor alapú rendszerek segítségével irányí\-tunk, miközben a leginkább elterjedt, és az iparban is széles körben alkalmazott módszer az egyszerű lineáris PD szabályozás [1]. Az emberi pozíciószabályozás ennél összetettebb modellel közelíthető, ugyanis a nehézségi erőtérben egyszerű PD szabályozást alkalmazva a gravitációs erő miatt mindig maradna hiba a beállás után is. Erre egy lehetséges modell a súlykompenzációval kiegészített PD szabályozás [2], ami az emberi idegrendszer okozta időkésleltetés mellett egy folytonos idejű, azaz nem mintavételezett időkésleltetett differenciálegyenlet. A mérnöki innovációk gyakran alapulnak természeti, biológiai folyamatok megfigyelésén, azokkal analóg megoldásokon. Ennek megfelelően az emberi pozíciószabályozás modelljét vettem át robotok megfelelő szabályozójának tervezésébe, diszkretizálva az emberi pozíciószabályozási modellt.
Aktuátorként egy DC motor által hajtott golyósorsós pozícionálót modellezek, amihez egy összetett golyósorsós mozgásátalakító struktúragráf modellen [3] végzek egyszerűsítéseket. A DC motor karakterisztikáját, azaz a motor tekercsének villamos ellenállás miatt leadott nyomatékának szögsebességfüggését is figyelembe veszem. A súlykompenzációval kiegészített és aktuátor karakterisztikát figyelembe vevő szabályozást összehasonlítom a súlykompenzáció nélküli PD szabályozással, illetve a motor karakterisztikáját elhanyagoló paraméterek választá\-sával kapott modellel, részben analitikus számítások, részben Matlab Simulink használatával kapott numerikus eredmények alapján.
Irodalom
1. G. Stepan, A. Steven, L. Maunder (1990), Design principles of digitally controlled robots, Mech. Mach. Theory Vol. 25. No. 5. pp. 515-527
2. Bence Mate Szaksz (2019) Human excitation of a spherical pendulum, Final Thesis, Budapest University of Technology and Economics
3. Dr. Huba Antal, Dr. Aradi Petra, Czmerk András, Dr. Lakatos Béla, Dr. Chován Tibor, Dr. Varga Tamás (2014) Mechatronikai berendezések tervezése, BME MOGI Tanszék
szerző
-
Koczkás Martin
Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Stépán Gábor
egyetemi tanár, Műszaki Mechanikai Tanszék