Adaptive control of two-mass drive system with nonlinear stiffness

• Autorzy: Kabziński J. , Mosiołek P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2018.03.09

Warianty tytułu

PL

Adaptacyjne sterowanie dwu-masowego układu napędowego z nieliniową charakterystyką sztywności

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes a nonlinear controller design technique for a servo drive in the presence of nonlinear friction together with a flexible shaft connecting the motor and the load. The shaft is characterized by the nonlinear stiffness curve. Two different type of the nonlinear stiffness curve are considered. The proposed controller is based on adaptive backstepping, modified by the use of command filtering. The proposed approach allows to accomplish the rigorous proof of the closed-loop system stability. Several experiments prove the control effectiveness.

PL

Opisano problem sterowania prędkością układu napędowego z nieliniowym tarciem, połączeniem sprężystym i nieznanymi parametrami. Elastyczne połączenie jest opisane przy pomocy nieliniowej funkcji sztywności. Rozważane są dwa typy nieliniowej funkcji sztywności: wypukła i wklęsła. Układy regulacji są projektowane przy pomocy metod „adaptive backstepping” z filtracją wartości zadanych. Opisano szereg eksperymentów, które ilustrują charakterystyczne właściwości układu regulacji.

Słowa kluczowe

EN

nonlinear control; adaptive control; two-mass drive system; nonlinear stiffness

PL

sterowanie nieliniowe; sterowanie adaptacyjne; układ dwumasowy z połączeniem sprężystym; charakterystyka sztywnościowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 3
• Strony: 49--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kabziński J.

• Lodz University of Technology, Institute of Automatic Control, ul. Stefanowskiego 18-22, 90-924 Łódź

autor

Mosiołek P.

• Lodz University of Technology, Institute of Automatic Control, ul. Stefanowskiego 18-22, 90-924 Łódź

Bibliografia

• [1] Szabat K., Kowalska T. O., Vibration suppression in a twomass drive system using PI speed controller and additional feedbacks-comparative study, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 54 (2007), n.2, 1193-1206
• [2] Orlowska-Kowalska T., Dybkowski M., Szabat K., Adaptive sliding-mode neuro-fuzzy control of the two-mass induction motor drive without mechanical sensor, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 57 (2010) , n.2, 553-563
• [3] Serkies P., Szabat K., Predictive position control of the induction two-mass system drive, IEEE 23rd International Symposium on Industrial Electronics (ISIE) (2014), 871-876
• [4] Serkies P., Szabat K., Application of the MPC to the Position Control of the Two-Mass Drive System, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 60 (2013), 936-945
• [5] Fitri Y., Yasuchika M., Intelligent control method for two-mass rotary positioning systems, Proceedings of SICE Annual Conference (SICE) (2013), 2524-2529
• [6] Chaoui H., Sicard P., Lakhsasi A., Schwartz, H., Neural network based model reference adaptive control structure for a flexible joint with hard nonlinearities, IEEE International Symposium on Industrial Electronics, 1 (2004), 271-276
• [7] Kabziński J., Oscillations and Friction Compensation in Two- Mass Drive System with Flexible Shaft by Command Filtered Adaptive Backstepping, 1st Conference on Modelling, Identification and Control of Nonlinear Systems (MICNON- 2015), 2015
• [8] Kabziński J., Mosiołek P., Adaptive Control of Nonlinear Resonant Systems with Damping, 20th International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR), (2015), 659-664
• [9] Kabziński J., Adaptive Control of Drillstring Torsional Oscillations, IFAC 2017 World Congress, Toulouse, France
• [10] Homisin J., Controlling torsional vibration of mechanical systems by application of pneumatic flexible shaft couplings, Zeszyty Naukowe Transport, Politechnika Śląska 72 (2011),33- 40
• [11] Abry F., Brun X., Sesmat S., Bideaux E., Ducat C., Electropneumatic Cylinder Backstepping Position Controller Design With Real-Time Closed-Loop Stiffness and Damping Tuning, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 24 (2016), no.2,
• [12] Lee D. S., Choi D. H., A Dynamic Analysis of a Flexible Rotor in Ball Bearings with Nonlinear Stiffness Characteristics, International Journal of Rotating Machinery, 3 (1997), no.2, 73- 80
• [13] Lijesh K. P., Harish H., Stiffness and damping coefficients for rubber mounted hybrid bearing, Lubrication Science 26 (2014), 301–314
• [14] Lan S., Song Z., Design of a New Nonlinear Stiffness Compliant Actuator and Its Error Compensation Method, Journal of Robotics 2016 (2016)
• [15] Petit F., Daasch A., Albu-Schäffer A., Backstepping Control of Variable Stiffness Robots, IEEE Transactions On Control Systems Technology, 23 (2015), no.6
• [16] Krstic, M., Kanellakopoulos, I., Kokotovic, P. V., Nonlinear and Adaptive Control Design, Wiley (1995)
• [17] Khalil H., Nonlinear Systems, Macmilan Publishing Co. (1992)

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).