Control neural adaptativo de modo deslizante y supresión de vibraciones flexibles de un robot paralelo espacial flexible
Autores: Zhang, Qingyun; Zhao, Xinhua; Liu, Liang; Dai, Tengda
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Control neural adaptativo de modo deslizante y supresión de vibraciones flexibles de un robot paralelo espacial flexible
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Robot paralelo espacial flexible
Algoritmo de control de modo deslizante adaptativo
Red neuronal
Método de elementos finitos
Efecto de acoplamiento rígido-flexible
Modelo de dinámica de múltiples cuerpos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Con el objetivo de crear un sistema de robot paralelo espacial flexible en el que la deformación elástica del eslabón flexible provoca que una plataforma móvil rígida produzca pequeñas vibraciones, propusimos un algoritmo de control de modo deslizante adaptativo basado en una red neuronal. Para mejorar la eficiencia de cálculo, se utilizó el método de elementos finitos para discretizar el eslabón espacial flexible, y luego se describió el campo de desplazamiento del eslabón espacial flexible basado en coordenadas de marco de referencia flotante, y se estableció la ecuación diferencial dinámica del eslabón espacial flexible considerando vibraciones de alta frecuencia a través de la ecuación de Lagrange. Esto se combinó con la ecuación dinámica del eslabón rígido y la ecuación dinámica considerando pequeños desplazamientos de la plataforma móvil rígida debido a la deformación elástica, y se obtuvo un modelo dinámico altamente no lineal y preciso con un efecto de acoplamiento rígido-flexible. Basándose en el preciso modelo dinámico multi-cuerpo establecido, se calculó de antemano el par de accionamiento con efectos de acoplamiento para la compensación en avance, y se utilizó el controlador de modo deslizante adaptativo para mejorar el rendimiento de seguimiento del sistema. Se examinó el error no lineal para determinar el rendimiento de la aproximación de la red neuronal del sistema no lineal. Los errores de trayectoria de la plataforma móvil en las direcciones x, y z se redujeron en un 12.1%, 38.8% y 50.34%, respectivamente. Los resultados mostraron que el control de red neuronal de modo deslizante adaptativo diseñado cumplió con los requisitos de precisión de control y suprimió las vibraciones generadas por la deformación del eslabón espacial flexible.
Descripción
Con el objetivo de crear un sistema de robot paralelo espacial flexible en el que la deformación elástica del eslabón flexible provoca que una plataforma móvil rígida produzca pequeñas vibraciones, propusimos un algoritmo de control de modo deslizante adaptativo basado en una red neuronal. Para mejorar la eficiencia de cálculo, se utilizó el método de elementos finitos para discretizar el eslabón espacial flexible, y luego se describió el campo de desplazamiento del eslabón espacial flexible basado en coordenadas de marco de referencia flotante, y se estableció la ecuación diferencial dinámica del eslabón espacial flexible considerando vibraciones de alta frecuencia a través de la ecuación de Lagrange. Esto se combinó con la ecuación dinámica del eslabón rígido y la ecuación dinámica considerando pequeños desplazamientos de la plataforma móvil rígida debido a la deformación elástica, y se obtuvo un modelo dinámico altamente no lineal y preciso con un efecto de acoplamiento rígido-flexible. Basándose en el preciso modelo dinámico multi-cuerpo establecido, se calculó de antemano el par de accionamiento con efectos de acoplamiento para la compensación en avance, y se utilizó el controlador de modo deslizante adaptativo para mejorar el rendimiento de seguimiento del sistema. Se examinó el error no lineal para determinar el rendimiento de la aproximación de la red neuronal del sistema no lineal. Los errores de trayectoria de la plataforma móvil en las direcciones x, y z se redujeron en un 12.1%, 38.8% y 50.34%, respectivamente. Los resultados mostraron que el control de red neuronal de modo deslizante adaptativo diseñado cumplió con los requisitos de precisión de control y suprimió las vibraciones generadas por la deformación del eslabón espacial flexible.