Например, Бобцов

Формирование траектории цифрового двойника многозвенного механизма с использованием адаптивного алгоритма оценки параметров нелинейного движения

Аннотация:

Предмет исследования. Системы контроля автоматизированных линий требуют высокой точности и скорости обработки получаемой информации. В последние годы быстро развиваются технологии цифрового двойника, цифровой модели системы, повторяющей параметры реального объекта. Цифровой двойник используется в задачах удаленного контроля состояния реальных систем, испытаний реакций воздействия внешних факторов, без прямого влияния на реальную систему. Цифровой двойник применяется во многих сферах, таких как здравоохранение, промышленность, образование, городская инфраструктура и многих других. Несмотря на популярность исследований данной тематики, не выделено единого подхода к формированию цифрового двойника. Зачастую в современных работах освещается задача синтеза двойника с известными параметрами рассматриваемой системы. В данной работе предложен метод формирования цифрового двойника многозвенного механизма с неизвестными параметрами движения рассматриваемой системы, основанный на адаптивной оценке параметров траектории движения многозвенных механизмов, который способен облегчить задачу удаленного контроля состояния производства и расширить применимость технологии цифрового двойника на новый класс задач. Метод. В работе представлено описание синтеза адаптивного регулятора, основанного на внутренней модели, приведено теоретическое обоснование представленного алгоритма, а также описано его применение в задаче слежения за траекторией движения многозвенного механизма. Основные результаты. Выполнена экспериментальная апробация формирования цифрового двойника робота-манипулятора Kuka youBot в реальном времени с использованием адаптивного оценщика, основанного на внутренней модели. Адаптивная оценка параметров движения проведена для двух звеньев манипулятора с целью подтверждения возможности формирования цифрового двойника многозвенного механизма в условиях неизвестных параметров. Параметры движения звеньев робота-манипулятора задавались вручную посредством хаотических генераторов и не были известны адаптивному регулятору. Такой подход к формированию траектории движения звеньев манипулятора использован для оценки точности работы алгоритма путем вычисления ошибки слежения адаптивного алгоритма. Ошибка слежения определена как разность между эталонным воздействием, обеспечивающим движения манипулятора, и выходным сигналом адаптивного оценщика, который использован для описания траектории на модели робота-манипулятора в трехмерном пространстве. Проведены испытания, целью которых стала оценка ошибки слежения описываемого алгоритма. Положительными результатами принято считать сходимость ошибки слежения в области [–0,005, 0,005] рад. По результатам испытаний построены графики оценки, которые показали положительный результат. Существуют колебания ошибки слежения вокруг нуля, что обусловлено шумами измерений и задержками при симуляции режима работы реального времени в выбранной среде моделирования. По итогам испытаний приведены дальнейшие шаги по увеличению точности и производительности описываемого подхода к формированию цифрового двойника. Практическая значимость. Результаты представленной работы могут быть использованы при дальнейших исследованиях технологий цифрового двойника, в условиях неизвестных параметров системы. Представленный метод формирования может применяться в задачах телеуправления манипуляторами, в системах контроля технического состояния роботов на производственной линии, а также в общих задачах слежения за траекторией движения многозвенных механизмов.

Ключевые слова:

Постоянный URL

Статьи в номере

Содержание © 1993–2024 Университет ИТМО
Разработка © 2015 Университет ИТМО