Projektowanie schematów iteracyjnego sterowania z nauczaniem z użyciem teorii procesów powtarzalnych

• Autorzy: Paszke W.

Warianty tytułu

EN

Desing of iterative learning control schemes with linear repetitive process framework

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Iteracyjne sterowanie z nauczaniem (ILC) jest powszechnie stosowaną techniką regulacji automatycznej używaną w układach wykonujących powtarzalne operacje, gdzie podstawowym wymaganiem jest osiągniecie wysokiej dokładności śledzenia sygnału referencyjnego. Przykładem takich systemów są manipulatory robotyczne, które powtarzają tą samą operację wiele razy. Proces iteracyjnego sterowania ma wewnętrzną dwuwymiarową/powtarzalną strukturę ze względu na propagacje informacji w dwóch niezależnych kierunkach, tj.: w kierunku z iteracji na iteracje oraz wzdłuż aktualnie wykonywanej iteracji. Niniejszy artykuł prezentuje nową procedurę wyznaczania parametrów regulatorów opartą na modelowaniu schematu ILC jako procesu powtarzalnego i zastosowaniu teorii stabilności tych procesów. Prezentowana procedura działa również w przypadku układów, których stopień względny transmitancji jest większy od jedności. Co więcej, zaproponowaną procedurę można z łatwością rozszerzyć do przypadku występowania niepewności parametrów modelu układu. Efektywność zaprezentowanej procedury syntezy schematu ILC jest zweryfikowana z użyciem przykładu numerycznego bazującego na modelu fizycznego systemu robotycznego.

EN

Iterative learning control (ILC) can be applied to systems operating in a repetitive mode with the requirement that a given reference trajectory defined over a finite interval is followed to a high precision. Examples of such systems include robotic manipulators that are required to repeat a given task, chemical batch processes or, more generally, the class of tracking systems. Each execution is known as a trial and ILC has an inherent two-dimensional/repetitive process structure due to information propagation from trial-to-trial and along the trial respectively. In this paper, the repetitive process setting for analysis is used to develop a design algorithm which in one step synthesizes both a stabilizing feedback controller in the time domain and a feedforward (learning) controller which guarantees convergence in the trial domain. A new control law design algorithm for ILC can he applied to processes whose linear, state-space model has zero first Markov parameter. Also, relative easy extension is possible to the case where system matrices are not precisely known. Finally, the algorithms developed are applied to a multi-axis gantry robot used to validate many competing ILC designs.

Słowa kluczowe

PL

sterowanie robotem; algorytm sterowania; proces powtarzalny; sterowanie z uczeniem iteracyjnym; ILC

EN

control of robot; control algorithm; iterative learning control; ILC

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika
• Rocznik: 2012
• Tom: z. 182, t. 2
• Strony: 481--490
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz. , wykr.

Twórcy

autor

Paszke W.

• Uniwersytet Zielonogórski, Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych, ul. Podgórna 50, 65-246, Zielona Góra

Bibliografia

• [1] S. Boyd et al. Linear Matrix Inequalities in System and Control Theory, wolumen 15 serii SIAM Studies in Applied and Numerical Mathematics. Philadelphia, USA, SIAM 1994.
• [2] D. A. Bristow, M. Tharayil, A.G. Alleyne. A survey of iterative learning control. IEEE Control Systems Magazine, 2006, wolumen 26, numer 3, s. 96-114.
• [3] Y. Ebihara, T. Hagiwara. A dilated LMI approach to robust performance analysis of linear time-invariant uncertain systems. Automatica, 2005, wolumen 41, s. 1933-1941.
• [4] Red. K. Gałkowski, R. W. Longman, E. Rogers. International Journal of Applied Mathematics and Computer Science. Special Issue: Multidimensional Systems (nD) and Iterative Learning Control, wolumen 13. University of Zielona Góra Press, 2003.
• [5] L. Hladowski et al. A 2D systems approach to iterative learning control for discrete linear processes with zero Markov parameters. International Journal of Control, 2011, wolumen 84, numer 7, s, 1246-1262.
• [6] T. Iwasaki, S. Hara. Feedback control synthesis of multiple frequency domain specifications via generalized KYP lemma. International Journal of Robust and Nonlinear Control, 2007, wolumen 17, s. 415-434.
• [7] W. Paszke, R. Merry, R. van de Molengraft. Iterative learning control by two dimensional system theory applied to a motion system. In: Proc. American Control Conference (ACC). Proceedings, New York, USA, 9-13 July, 2007, s. 5484-5489.
• [8] W. Paszke et al. Dissipative stability theory for linear repetitive processes with application in iterative learning control. In: Proc. Symposium on Learning Control at IEEE CDC 2009. Proceedings, Shanghai, China, 16-18 December, 2009.
• [9] E. Rogers, K, Gałkowski, D. H. Owens. Control Systems Theory and Applications for Linear Repetitive Processes, wolumen 349 serii Lecture Notes in Control and Information Sciences, Berlin, Germany, Springer-Verlag 2007.