Исследование характеристик линейной системы управления гибким объектом
- Авторы: Ромадов С.В.1, Козырь А.В.1, Ефромеев А.Г.1
-
Учреждения:
- ФГБОУ ВО Тульский государственный университет
- Выпуск: № 113 (2025)
- Страницы: 58-72
- Раздел: Математическая теория управления
- URL: https://journal-vniispk.ru/1819-2440/article/view/289707
- ID: 289707
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Решается задача управления гибким объектом. Рассмотрены вопросы построения математической модели неоднородного гибкого звена на основе уравнения Эйлера – Бернулли. В качестве расчётной схемы была выбрана простейшая модель, которая может описывать колебания однозвенного манипулятора, транспортировки закреплённого в некоторой точке груза, лопасти вертолёта. Представлен универсальный алгоритм определения параметров упругой системы и составления ее математической модели. Предложен метод аналитического определения собственных форм колебаний неоднородной конструкции. Модель колебаний строится методом начальных параметров с дискретизацией распределения масс и изгибной жесткости. Уравнения динамики системы получаются с помощью интегрирования уравнения Эйлера – Бернулли. Полученная математическая модель с достаточно высокой точностью описывает динамику объектов, для которых характерно постоянное или ступенчатое распределение массы и жёсткости по длине. Система управления, обеспечивающая высокое быстродействие при минимальных колебаниях, разработана с использованием методов аналитического конструирования оптимальных регуляторов и модального управления на основе решения системы линейных матричных неравенств (LMI). Показано, что формулирование задачи управления в виде LMI позволяет учитывать ограничение управляющего воздействия. Результаты подтверждены компьютерным моделированием.
Ключевые слова
Об авторах
Сергей Владимирович Ромадов
ФГБОУ ВО Тульский государственный университет
Email: romadovsergey5@gmail.com
Тула
Андрей Владимирович Козырь
ФГБОУ ВО Тульский государственный университет
Email: Kozyr_A_V@mail.ru
Тула
Андрей Геннадьевич Ефромеев
ФГБОУ ВО Тульский государственный университет
Email: age.sau@mail.ru
Тула
Список литературы
- АВРАМЕНКО А.А. Метод Рэлея – Ритца и метод начальных параметров в задаче расчета динамических характеристик составных упругих конструкций балоч-ного типа // Вестник Самарского университета. Серия естествознания. – 2019. – №1. – С. 44–56.
- ОГОРОДНИКОВ Ю.И. Синтез наблюдателей состояния для линейных моделей упругих конструкций // Современ-ные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2016. – №4. – С. 25–36.
- ХАЗАНОВ Х.С. Механические колебания систем с рас-пределенными параметрами: учеб. Пособие. – Самара, Изд-во СГАУ, 2002. – 80 с.
- ABDULLAHI M.A., ZAHARUDDIN M., MUS-TAPHA M. Vibration control comparison of a single link flexible manipulator between fuzzy logic control and pole placement control // Int. Journal of Scientific & Technol-ogy Research. – 2013. – No. 2. – P. 236–241.
- EL-ZOBAIDI H., CHAUDHURI B., PAL B.C. et al. LMI approach to normalised H∞ loop-shaping design of pow-er system damping controllers // IET Proc. on Generation Transmission and Distribution. – 2005. – No. 6(152). – P. 952–960.
- HICKNER M., FASEL U., NAIR A.G. et al. Data-driven unsteady aeroelastic modeling for control // ARC. – 2022. – Vol. 61, No. 2. – P. 123–146.
- MARTINS R.J., ZAHARUDDIN M., OSMAN TOKHI M. Approaches for dynamic modelling of flexible manipula-tor systems // IEE Proc. Control Theory and Applications. – 2003. – No. 4(150). – P. 401–411.
- RAHIMI H.N., NAZEMIZADEH M. Dynamic analysis and intelligent control techniques for flexible manipula-tors: A review // Advanced Robotics. – 2014. – No. 28(2). – P. 63–76.
- SCHERER C., WEILAND S. Linear Matrix Inequalities in Control. – Germany, University of Stuttgart, 2015. – 293 p.
- SHI P., LIU F., GU Y. et al. The Development of a Flight Test Platform to Study the Body Freedom Flutter of BWB Flying Wings // Aerospace. – 2021. – No. 8. – P. 390–408.
- WARMINSKI J., KLODA L., LATALSKI J. et al. Nonlin-ear vibrations and time delay control of an extensible slowly rotating beam // Nonlinear dynamics. – 2021. – No. 103(8). – P. 3255–3281.
- WERNER H. Controller design using linear matrix ine-qualities // Control systems, robotics, and automation. – 2009. – Vol. IX. – P. 168–201.
- YINAN W., XIAOWEI ZH., RAFAEL P. et al. Aeroelastic Simulation of High Aspect Ratio Wings with Intermittent Leading-Edge Separation // AIAA JOURNAL. – 2021. – 32 p.
- ZHANG C., ZHOU Z., ZHU X. et al. A Comprehensive Framework for Coupled Nonlinear Aeroelasticity and Flight Dynamics of Highly Flexible Aircrafts // Applied Sciences. – 2020. – Vol. 10, No. 3. – P. 949–966.
- ZHANG Y., LI B., CUI P. et al. Numerical simulation of support interference characteristics on a low-aspect ratio flying-wing model // J. Phys. Conf. Ser. – 2020. – 8 p.
- ZHAO W., GUPTA A., MIGLANI J. et al. Finite Element Model Updating of Composite Flying-wing Aircraft using Global/Local Optimization // Proc. of the AIAA Scitech-2019 Forum, 2019.
- ZHAO X., ZHANG S., LIU Z. et al. Vibration control for flexible manipulators with event triggering mechanism and actuator failures // IEEE Trans. on Cybernetics. – 2021. – P. 7591–7601.
- ZHAO Z., HE X., AHN C.K. Boundary disturbance ob-serv-er-based control of a vibrating single-link flexible manipulator // IEEE Trans. on Systems, Man, and Cyber-netics: Systems. – 2021. – No. 51(4). – P. 2382–2390.
- ZHAO Z., LIU Z. Finite-time convergence disturbance re-jection control for a flexible Timoshenko manipula-tor // IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. – 2021. – No. 8(1). – P. 157–168.
- ZHILING T. Modeling and control of flexible link robots. – Singapore, National University of Singapore, 2004. – 153 p.
Дополнительные файлы
