Proste, odporne sterowanie położeniem serwonapędu

• Autorzy: Jastrzębski Marcin , Kabziński Marcin , Mosiołek Przemysław

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.03.06

Warianty tytułu

EN

Simple, robust servo position control

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy pokazano prosty regulator położenia serwonapędu, wykorzystujący tylko wiedzę o strukturze nieliniowego modelu i ograniczeniach spełnianych przez poszczególne składniki. Pożądany przebieg położenia i prędkości jest uzyskany poprzez narzucenie zmiennego w czasie ograniczenia na sygnał agregujący informację o błędzie śledzenia położenia i prędkości. Metoda pozwala na wyznaczenie maksymalnego sterowania (prądu serwonapędu) koniecznego do zrealizowania celu sterowania przy istniejących warunkach początkowych i przy wybranej trajektorii zadanej. Sterowanie jest ograniczone i polega na właściwej reakcji w przypadku, gdy trajektoria zbliża się do bariery, której kształt odpowiada za narzucone właściwości przebiegu przejściowego i quasi-ustalonego w napędzie.

EN

The paper presents a simple servo drive position controller, using only the knowledge about the structure of the non-linear model and the constraints fulfilled by its particular components. The desired position and velocity transient is obtained by imposing a time-varying constraint on the signal aggregating the position and velocity tracking error information. The method allows to determine the maximum control (servo drive current) necessary to achieve the control aim starting from the existing initial conditions and with the selected reference trajectory. The control is constrained and consists in the proper reaction when the trajectory approaches the barrier, the shape of which is responsible for the imposed properties of the transient and quasi-steady state in the drive.

Słowa kluczowe

PL

układ napędowy; śledzenie położenia; nieliniowe sterowanie odporne

EN

electric drive system; servo control; robust nonlinear control

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 3
• Strony: 32--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jastrzębski Marcin

• Politechnika Łódzka, Instytut Automatyki, ul. Stefanowskiego 18, 90-537 Łódź.

• https://orcid.org/0000-0003-2130-1251

autor

Kabziński Marcin

• Politechnika Łódzka, Instytut Automatyki, ul. Stefanowskiego 18, 90-537 Łódź.

• https://orcid.org/0000-0003-3948-2900

autor

Mosiołek Przemysław

• Politechnika Łódzka, Instytut Automatyki, ul. Stefanowskiego 18, 90-537 Łódź.

• https://orcid.org/0000-0002-9592-7196

Bibliografia

• [1] Zhang J. H., Wang Q.-G., Sun J. T., On finite-time stability of nonautonomous nonlinear systems, International Journal of Control, 93 (2020), No. 4, 783–787
• [2] Huang X., Lin W., Yang B., Global finite-time stabilization of a class of uncertain nonlinear systems, Automatica, 41 (2005), No. 5, 881–888
• [3] Li S., Ahn C. K., Xiang Z., Command filter based adaptive fuzzy finite-time control for switched nonlinear systems using state-dependent switching method, IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 29 (2021), No. 4, 833–845
• [4] H. Hou, X. Yu, L. Xu, K. Rsetam and Z. Cao, Finite-Time Continuous Terminal Sliding Mode Control of Servo Motor Systems, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 67 (2020), No. 7, 5647-5656
• [5] Wang B., Iwasaki M., Yu J., Finite-Time Command-Filtered Backstepping Control for Dual-Motor Servo Systems With LuGre Friction, IEEE Transactions on Industrial Informatics, 19 (2023), No. 5, 6376-6386
• [6] Li K., Li Y., Adaptive neural network finite-time dynamic surface control for nonlinear systems, IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, 32 (2021), No. 12, 5688– 5697
• [7] Na J., Herrmann G., Zhang K., Improving transient performance of adaptive control via a modified reference model and novel adaptation, International Journal of Robust and Nonlinear Control, 27 (2017), No. 8, 1351–1372
• [8] Yang J., Na J., Gao G. B., Robust model reference adaptive control for transient performance enhancement, International Journal of Robust and Nonlinear Control, 30 (2020), No. 15, 6207–6228
• [9] Bechlioulis C. P., Rovithakis G. A., A low-complexity global approximation free control scheme with prescribed performance for unknown pure feedback systems, Automatica, 50 (2014), No. 4, 1217–1226
• [10] Zhang J. X., Yang G. H., Robust adaptive fault-tolerant control for a class of unknown nonlinear systems, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64 (2017), No. 1, 585–594
• [11] Wang S., Nonlinear Uncertainty Estimator-Based Robust Control for PMSM Servo Mechanisms With Prescribed Performance, IEEE Transactions on Transportation Electrification, 9 (2023), No. 2, 2535-2543
• [12] Ilchmann A., Ryan E. P., Townsend P., Tracking with prescribed transient behavior for nonlinear systems of known relative degree, SIAM Journal on Control and Optimization, 46 (2007), No. 1, 210–230
• [13] Ilchmann A., Ryan E. P., Trenn S., Tracking control: Performance funnels and prescribed transient behavior, Systems & Control Letters, 54 (2005), No. 7, 655–670
• [14] Cheng Y., Ren X., Zheng D., Li L., Non-Linear Bandwidth Extended-State-Observer Based Non-Smooth Funnel Control for Motor-Drive Servo Systems, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 69 (2022), No. 6, 6215-6224
• [15] Esterhuizen W., Wang Q.-G., Control design with guaranteed transient performance: An approach with polyhedral target tubes, Automatica, 119 (2020)
• [16] Esterhuizen W., Wang Q.-G., Finite-time stability and stabilization with polyhedral domains for linear systems, International Journal of Control, 93 (2020), No. 9, 2086–2094
• [17] Brock S:, Sterowanie ślizgowe zapewniające zbieżność uchybu w skończonym czasie dla napędu bezpośredniego, Przegląd Elektrotechniczny, 5 (2016), 124-129
• [18] Brock S:, Hybrid P–PI sliding mode position and speed controller for variable inertia drive, Przegląd Elektrotechniczny, 5 (2014), 29-34
• [19] Żychlewicz M., Stanisławski R., Szrek J., Malarczyk M., Kamiński M., Rozmyty regulator stanu układu dwumasowego, Przegląd Elektrotechniczny, 3 (2023), 53-59
• [20] Kabziński, J., Mosiołek, P., Jastrzębski, M. Adaptive Position Tracking with Hard Constraints—Barrier Lyapunov Functions Approach, Advanced Control of Electrical Drives and Power Electronic Converters. Studies in Systems, Decision and Control, 75 (2017), Springer
• [21] Kabziński J, Mosiołek P., Adaptive, nonlinear state transformation-based control of motion in presence of hard constraints, Bulletin Of The Polish Academy Of Sciences Technical Sciences, 68 (2020), No. 5
• [22] Kabziński, J.; Mosiołek, P., Observer-Based, Robust Position Tracking in Two-Mass Drive System, Energies 15 (2022)
• [23] Jastrzębski M., Kabziński J., Mosiołek P., Finite-Time, Robust, and Adaptive Motion Control with State Constraints: Controller Derivation and Real Plant Experiments, Energies, 15 (2022)

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).