W artykule poruszono zagadnienie współbieżnej estymacji stopni i współczynników wielomianów modelu obiektu na przykładzie identyfikacji w układzie zamkniętym w zadaniu regulacji z lokowaniem biegunów. Jako obiekt regulacji wybrano nieliniowy serwomechanizm rzeczywisty, a regulator zaimplementowano w Matlabie, tak aby mógł komunikować się z układem przez kartę przetwornika.
EN
The paper considers simultaneous estimation of degrees and coefficients of plant model in the exemplary closed-loop system with pole-placement algorithm. The plant has been chosen as servo drive with static nonlinearity, the discrete-time controller has been implemented in Matlab (RTW) and communicates with the servo via AD-DC PCI bus card.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The most important dynamical parameters of XY-recorders built on the basis of a servomechanism with sliding motion are the maximal velocity of the moving part and its maximal acceleration. The maximal velocity determines the range of recorder applications (tracking of the input signal without a dynamical error), the acceleration additionally narrows these limits and this effect has to be compensated by application of appropriate correctors. In this paper tests allowing to determine both dynamical parameters are described and they do not require any use of measurement sensors. They can be applied as well to the determination of dynamical parameters of servomechanisms with sliding motion which are elements of devices of other type.
PL
Najważniejszymi parametrami dynamicznymi rejestratorów budownych na bazie serwomechanizmu z ruchem ślizgowym są maksymalna prędkość organu ruchomego oraz jego maksymalne przyspieszenie. Maksymalna prędkość określa granice zastosowań rejestratora (śledzenie sygnału wejściowego bez błędu dynamicznego) , przyspieszenie maksymalne dodatkowo w złożony sposób zawęża te granice i efekt ten kompensuje się zwykle poprzez zastosowanie odpowiednich układów korekcyjnych. Maksymalną prędkość wyznacza się zwykle w prosty sposób z wykresu skokowej odpowiedzi rejestratora zdjętego eksperymentalnie. Dla pomiaru przyspieszenia maksymalnego bez użycia dodatkowych czujników, przy wykorzystaniu jedynie własnego mechanizmu rejestratora, zaproponowano metode oparta o pomiar amplitudy wykresu reakcji mechanizmu rejestratora na sygnał prostokątny (lub sinusoidalny) o okresie na tyle krótkim, by nie dochodziło do śledzenia sygnału testującego. Wykazano, że w ustalonym stanie ruchu amplituda ta zawiera niezbędne informacje dla wyznaczenia maksymalnego przyspieszenia, konieczna jest przy tym uprzednia znajomość maksymalnej prędkości ruchu oraz przebiegu testującego. Oszacowano błędy metody i omówiono osobliwości zachowań w warunkach braku symetrii czasu trwania dodatniej i ujemnej fazy sygnału testującego. Wykonano symulacje odpowiednich eksperymentów potwierdzające poprawność metody oraz pomiaru maksymalnej prędkości i maksymalnego przyspieszenia rzeczywistego rejestratora. Omówiono dodatkowo test identyczności dynamiki i rejestratorów dwukanałowych XY.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Underactuated mechanical systems have fewer control inputs than degrees of freedom. Their performance goal may be realization of specified in time outputs, treated as servo-constraints on the system, whose number is equal to the number of inputs. The solution to the inverse simulation problem (servo-constraint problem), that is the determination of an input control strategy that forces an underactuated system to complete the partly specified motion, is a challenging task. This is because mechanical systems may be "underactuated" in several ways and, as opposed to the passive constraint reactions which are orthogonal to the constraint manifold, the control forces may be arbitrary oriented with respect to the servo-constraint manifold. The diversity of servo-constraint problems is discussed using a simple spring-mass system mounted on a carriage, and is related to multiple issues: formulations in generalized coordinates and output-involved coordinates, orthogonal or tangential realization of servo-constraints, the arising ODE/DAE forms of the governing equations, and existence of the uncontrolled internal dynamics. Some computational issues are finally reported, with relevant simulation results for the sample case example.
W artykule przedstawiono zestaw laboratoryjny robota ARM1 opartego na serwokontrolerze SK18. Podano budowę i zasadę działania serwomechanizmu S03T, wyjaśniono protokół transmisji danych oraz zaprezentowano obsługę manipulatora. Opisano przy tym elementy programu ServoDJ umożliwiającego programowanie urządzenia.
EN
The paper presents a laboratory set, employing the ARM1 robot. Working together with a computer, it is an instance of a complete educational set employed in laboratory classes in the Basics of Mechatronics at the Division of Automatic Control and Measurement Engineering in the Faculty of Transport and Electrical Engineering at the Technical University of Radom. Practical laboratory classes involving the ARMI robot allow students to learn about its design, parameters, and control potential. The structure of SK18 servocontroller is described as well as its functionality and operation of the manipulator, data transmission protocol and rules of driving the manipulator of the ARM1. The paper also gives principles of robot programming using the ServoDJ software package.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper deals with the structure and drive of the adaptive electro-hydraulic control system and practical verification of the identification and control algorithms. The electro-hydraulic servo system composed of hydraulic cylinder controlled by proportional valves is discussed. The parameters of the adaptive adjuster were determined by means of the results of the current identification of the parametric model. The identification was conducted on the basis of the measurement of the object's controlling size and the regulated size of the object. The identified model of the object was applied to carry out on-line synthesis of the PID adjuster. The selected problems connected with obtaining the algorithm of adaptive control are presented. A computer program implementing the algorithm with the numerical simulation and the identification of the physical model of the control object is worked out. The aim of the research is to examine the effectiveness of adaptive control method in electro-hydraulic servo systems both theoretically and experimentally.
A pendulum on a cart system is often regarded as benchmark for control algorithms. In the paper such feature of the inverted pendulum is used to verify complex control system. Design and implementation of a networked control system containing a PLC and a servo driver is described. A control algorithm for inverted pendulum is shown and experiments results are presented. The findings may be used in a networked control system verification.
PL
Wahadło odwrócone jest powszechnie uznanym wzorcem do testowania algorytmów sterowania. W pracy wykorzystano powyższą cechę wahadła odwróconego w celu weryfikacji złożonego systemu sterowania. Omówiono projekt i implementację sieciowego systemu sterowania złożonego ze sterownika PLC i sterownika napędu. Przedstawiono budowę algorytmu sterującego układem wahadła odwróconego oraz zaprezentowano wyniki rzeczywistych eksperymentów. Przeprowadzone badania mogą zostać użyte w celu weryfikacji sieciowych systemów sterowania.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki badań eksploatacyjnych serwomechanizmu kierowniczego ładowarki przegubowej przeprowadzone na poligonie doświadczalnym. Przedstawiono dwa rodzaje sterowania maszyn przegubowych opartych o rozdzielacz suwakowy i obrotowy. W układzie sterowanym za pomocą rozdzielacza suwakowego przedstawiono wyniki badań stanów przejściowych dla wybranych obciążeń maszyny.
W artykule prezentujemy projekt budowy sześcionożnego robota kroczącego, zrealizowany przez członków Studenckiego Koła Naukowego INTEGRA. Omówiono założenia projektowe oraz sposób ich realizacji. Opisana została konstrukcja elektroniczna i sposób sterowania ruchem robota.
EN
The paper describes a project on building a six-legged walking robot. The project is being developed by members of INTEGRA Student Research Group. Design assumptions and their realization are presented. Electronics and control system of the robot are discussed.
W pracy przedstawiono zaprojektowany i wykonany układ sterowania symulatora ECMO, który przeznaczony będzie do szkolenia personelu medycznego. W ramach prowadzonych prac został zaprojektowany i wykonany prototyp symulatora, który zbudowany jest z modelu pacjenta, modułów wykonawczych symulujących wykrzepianie krwi w systemie ECMO, mikroprocesorowego układu sterowania oraz interfejsu użytkownika. Mikroprocesorowy układ sterowania oparty jest na mikrokontrolerze z rodziny STM32F4. Opracowano i zaimplementowano algorytmy sterowania w trybie manualnym oraz automatycznym na podstawie ciśnienia krwi w drenach układu ECMO. Aplikacja mobilna umożliwia wprowadzanie parametrów niezbędnych dla działania symulatora i szkolenia personelu medycznego oraz umożliwia rejestrację wyników przeprowadzonych badań.
EN
The paper presents the designed and constructed control system for the ECMO simulator, which will be intended for training medical staff. As part of the work, a simulator prototype was designed and constructed, which is built from a patient model, executive modules simulating blood clotting in the ECMO system, a microprocessor control system and a user interface. The microprocessor control system is based on a microcontroller from the STM32F4 family. Control algorithms have been developed and implemented in manual and automatic modes based on the blood pressure in the ECMO system drains. The mobile application allows you to enter the parameters necessary for the operation of the simulator and the training of medical staff, and allows you to register the results of tests.
W pracy przedstawiono metodę doboru nastaw regulatorów stałowzmocnieniowych serwomechanizmów pozycyjnych robotów przemysłowych. Metoda opiera się na analizie linii pierwiastkowych równań charakterystycznych serwomechanizmów, z uwzględnieniem zmienności efektywnych momentów bezwładności siłowników napędowych manipulatora, spowodowanych zmianą konfiguracji i stanu obciążenia chwytaka. Rozważono serwomechanizmy PID o strukturze jak w robotach rodziny Puma. Przy wyprowadzaniu wzorów na nastawy regulatorów uwzględniono podstawowe wymagania stawiane serwomechanizmom pozycyjnym robotów. Jest to zapobieganie przeregulowaniom odpowiedzi skokowych i tłumienie drgań wynikających ze skończonej sztywności mechanicznej manipulatora. Metodę zweryfikowano za pomocą badań robota eksperymentalnego.
EN
J.J. Craig, in his book [1[ presents a method of choice of PD servo controllers. But PD servos have a fault which appears with a static errors and cause a static errors of position. The adding of integrating limb to controllers eliminating these errors. In this work the method of PID servo controller settings choice of industrial robots is presented. The formulas for this settings have been drawn on the base of analysis of root lines on complex plane. In this drawing the basic requirements for servos of industrial robots have been account. Namely the requirements are prevent oscillations of step outputs signals of servos and damping of resonance oscillations caused by finite mechanical stiffness of manipulators. Proposed method have been investigated for experimental robots, which is laboratory equipment of the Automation Institute of Silesian Technology University in Gliwice. The investigation have been shown correctness of proposed method.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zaprezentowano rozwiązanie usprawniające sterowanie serwomechanizmami modelarskimi. Przedstawiono założenia, projekt oraz kluczowe elementy wykonanego sterownika opartego na mikrokontrolerze PIC 12F1840. Działanie gotowego układu zweryfikowano na sześcionożnym robocie kroczącym. Noga robota posiadała 3 stopnie swobody w związku z tym sterowaniu podlegało 18 serwomechanizmów napędzających pedipulatory. Artykuł zakończono propozycjami dalszej rozbudowy układu.
EN
This article presents the controller of servomotors used in robots constructions. The controller makes controlling them easier and much more efficient. Author describes design process and components. The controller was used in hexapod walking robot. Each mobile robot’s leg has three degree of freedom and it creates the necessity of controlling the system composed of 18 digital servomotors. The conclusions present possibilities of extend the controller functions in future.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł zawiera wyniki badań autorów nad cyfrową filtracją sygnału położenia kątowego pochodzącego z serwomechanizmu sześcionożnego robota kroczącego. Opisano aplikację oraz środowisko rozwoju, w którym dokonano pomiarów sygnałów rzeczywistych i w którym docelowo filtracja zostanie zaimplementowana. Przedstawiono charakter sygnałów sterujących i pomiarowych oraz eksperymenty służące do identyfikacji funkcji skalujących jednostki tychże sygnałów. Następnie przedstawiono model badanego serwomechanizmu oraz opisano proces jego syntezy. Eksperymentalnie wykazano potrzebę zastosowania wstępnej filtracji zjawiska aliasingu. Następnie przedstawiono filtr medianowy wraz z wynikami jego pracy na omawianym sygnale pomiarowym. Dodatkowo wykorzystano filtr o skończonej odpowiedzi impulsowej, pozwalający na wygładzenie mierzonego sygnału. W podsumowaniu omówiono wady i zalety przedstawionych rozwiązań, a także zawarto kierunki dalszych badań.
EN
The paper contains the result of the research in digital filtration of the servo motor angular position used in walking robot application. The six-legged walking robot and the servo motor are described. The development environment used for the system identification is presented. The control and measurement signals are also explained and these signals scaling functions identification process is presented. Servo motor mathematical model is shown with short description of its synthesis process. The need for the filtration of the aliasing phenomenon is experimentally demonstrated. The results of the signal filtration with median filter are depicted. Additionally the finite response filter (FIR) is used for further signal smoothing. In conclusions, the list of advantages and disadvantages of the designed algorithm are discussed and proposals for further work as well.
W artykule przedstawiono metodę diagnostyki serwomechanizmu za pomocą logiki rozmytej. Wprowadzono najważniejsze pojęcia związane z tą dziedziną, opisano też problemy współczesnej diagnostyki. Przedstawiono serwomechanizm jako przykład często użytkowanego oraz trudnego w diagnostyce obiektu. Zaprezentowano logikę rozmytą jako metodę skuteczną w detekcji i lokalizacji uszkodzeń układów analogowych, a także pokazano wykorzystanie logiki rozmytej do analizy stanu badanego obiektu.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The synthetic jet actuators are one of the most investigated types of actuators used in heat transfer and active flow control. The energetic efficiency of actuators is a key parameter determining the possibility of device use. The actuators with two or more diaphragms have higher efficiency than the actuators with only one. The paper presents the investigations of the acoustic synthetic jet actuator with two opposite diaphragms. In the paper, synthetic jet velocity, Reynolds number and the energetic efficiency as a function of oscillating actuator frequency, for a different cavity, orifice configuration and one real input power P0 = 2 W were studied. The possibility of theoretical calculation of first and second resonance frequency were checked. The coupling ratio for actuators was calculated. The maximum energetic efficiency was η = 8.67% and Reynolds number Re = 8503. The possibility of using the same dependencies and rules during the design of actuators with two opposite diaphragms as in the case of actuators with one diaphragm was demonstrated. The resultsmay be useful in the design of the actuators of the two membranes.
The work describes how to use modified GNU/Linux, Real Time Application Interface operating system. It provides mechanisms for developing hard real time task and related features. System architecture and some main features are discussed. Two main parameters: latency andjitter are collected. Additionally the jitter is measured and compared with RTAI and Matlab/SimulinkŽ Real Time Windows Target. Some basic tests are performed e.g. a square wave and a sine wave were generated and results are shown. The main goal of the paper is to develop a servo motor control system. The Linear Quadratic based algorithm is used as a two layer algorithm. The proportional controller is calculated in the first layer. Paramters of this algorithm are obtained in the second layer. It benefits from the special, multilayer system structure. In comparison the same algorithm is developed with Matlab/SimulinkŽ and its Real Time Windows Target extension. The results are measured and shown in a graphical form.
PL
Artykuł opisuje wykorzystanie zmodyfikowanego systemu operacyjnego GNU/Linux - Real Time Application Interface. System ten udostępnia mechanizmy pozwalające na realizację zadań spełniających wymagania twardego czasu rzeczywistego. W pracy została omówiona budowa systemu oraz jego podstawowe cechy. Zaobserwowano i zbadano opóźnienia (latency) oraz rozrzut (jitter) wykonywania zadań, dwa główne parametry systemu czasu rzeczywistego. Rozrzut został zmierzony i porównany jako wielkość w systemie RTAI oraz w programowaniu Matlab/SimulinkŽ z dodatkiem Real Time Windows Target. Wykonano podstawowe testy systemu, np. wygenerowano falę prostokątną oraz falę sinusoidalną. Głównym celem artykułu było wykonanie układu sterowania serwomechanizmem. Wykorzystano w tym celu dwuwarstwowy algorytm bazujący na regulatorze liniowo-kwadratowym. Algorytm regulatora proporcjonalnego wykonywano w pierwszej warstwie, a jego parametry wyliczono w drugiej warstwie. Implementacja algorytmu wykorzystuje specyficzną, wielowarstwową budowę systemu operacyjnego. Dla porównania, ten algorytm został zimplementowany w środowisku Matlab/SimulinkŽ z rozszerzeniem Real Time Windows Target. Parametry pracy zostały zmierzone i przedstawione w postaci graficznej.
Position control of DC motor is discussed and two control problems are investigated: first, time optimal and second, optimal in the sense of a quadratic performance index. Simple mathematical models, linear and nonlinear, of the DC motor are introduced. In the presented approach, the nonlinear model contains only the nonlinearity of static characteristic. Controllers based on linear and nonlinear models are constructed for both control problems. For the nonlinear model optimal solutions are computed with the use of the MSE method. Comparison of results of real-time and simulation experiments are presented.
PL
W pracy przedyskutowano dwa problemy sterowania pozycyjnego serwomechanizmem z silnikiem prądu stałego: problem czasooptymalny oraz sterowanie optymalne w sensie kwadratowego wskaźnika jakości. Przedstawiono proste modele matematyczne: liniowy i nieliniowy. W nieliniowym modelu uwzględniono jedynie nieliniową charakterystykę statyczną silnika. Dla obydwu problemów zaprojektowano regulatory wykorzystując modele liniowy i nieliniowy. Optymalne sterowanie dla modelu nieliniowego obliczono za pomocą metody MSE. Przedstawiono porównanie eksperymentów symulacyjnych i eksperymentów czasu rzeczywistego.
The paper describes the servo motor modelling and identification procedures. The hexapod - six-legged walking robot is presented. The Hitec servo motors are the robot actuators. The development environment where all experiments are performed is described in detail. The precise analysis of the servo motor static behaviour is done and the results are shown in numerical and graphical forms. An effort to identify the servo motor as a linear object has been taken. Finally, a non-linear model structure is assumed. The identification results are presented.
PL
Artykuł opisuje proces modelowania i identyfikacji serwomechnizmu prądu stałego. Badane serwomechanizmy firmy Hitec zostały wykorzystane jako elementy wykonawcze sześcionożnego robota kroczącego (hexapod), opisanego w artykule. Szczegółowo przedstawiono środowisko, w którym wykonano eksperymenty identyfikacyjne. Przeprowadzono dokładną analizę własności statycznych serwomechanizmu, a wyniki zaprezentowano w formie tabelarycznej i na wykresach. Podjęto próbę identyfikacji dynamiki serwomechanizmu w celu uzyskania modelu liniowego. Ostatecznie zaproponowano nieliniową strukturę modelu, uwzględniającą ograniczenie sygnału sterującego. W podsumowaniu przedstawiono wyniki identyfikacji i porównano jakość omawianych modeli.
Niniejszy referat zawiera opis konstrukcji serwomechanizmu do przemieszczania tulei automatycznego narzędzia laparoskopowego lub kamery laparoskopowej w dwóch stopniach swobody. W części pierwszej znajduje się krótki rys historyczny związany z robotami kardiochirurgicznymi. W części drugiej artykułu przedstawiony jest opis zasady działania serwomechanizmu. W kolejnej części jest opisany układ sterowania wraz z układem sensorycznym. W części czwartej zamieszczony został opis konstrukcji serwomechanizmu.
EN
This paper presents the servo drive with friction coupling in two DOF. The first section describes some of the problems with cardiac-surgery robots. In the second section there is shown the operating principle of the friction drive, which is a solution to the mentioned problems. The next section presents the motion control system and the sensors used therein. In the fourth section the author deals with the mechanical solution of the servo drive.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
For the problem that the dead-zone time of the inverter of field-oriented control (FOC) alternating current (AC) servo leads to current distortion, torque impulse and degrades the control performance while the traditional compensation methods ignore incomplete decoupling and leads to compensation error, this paper presents an improved dead-time compensation method. First, the d and q-axis current of permanent magnet synchronous motor (PMSM) are completely decoupled, then the relationship of the electrical angle and the direction of the three-phase current is deduced by the principle of FOC. With the accurate direction of the three-phase, the dead-time compensation can be achieved effectively. The simulation results and analysis show that the wave of current is normal after compensation and the output is steady at low speed, which demonstrates the good effect of the proposed compensation method.
PL
Martwa strefa czasowa przekształtnika serwomechanizmu ze sterowaniem FOC powoduje zniekształcenie prądu i pogorszenie możliwości sterowania. W artykule zaprezentowano ulepszona metodę kompensacji strefy martwej. Najpierw prądy w osiach d i q silnika synchronicznego są kompletnie odsprzężone, następnie jest określana zależność między kątem elektrycznym a kierunkami prądów trójfazowych. Wtedy kompensacja strefy martwej jest efektywna.
Tuning rules for PID and PI-PI servo controllers are developed using a pole placement approach with a multiple pole, i.e. a triple one in the case of PID and a quadruple for PI-PI. The controllers involve complex roots in the numerators of the transfer functions. This is not possible in the classical P-PI structure which admits real roots only. The settling time of the servos determined by the multiple time constant is the only design parameter. Nomograms to read out discrete controller settings in terms of the time constant and control cycle are given. As compared to the classical structures, the upper limit on the control cycle is now twice longer in the case of PID, and four times in the case of PI-PI. This implies that the settling times can be shortened by the same ratios. Responses of a PLC-controlled servo confirm the validity of the design.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.