Журналов:     Статей:        

Вопросы радиоэлектроники. 2018; : 111-123

ОПЫТ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМАМИ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ ТИПА "ГЕКСАПОД" ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ И НАВЕДЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБЪЕКТОВ ИНФОРМАЦИОННЫХ КОСМИЧЕСКИХ ПЛАТФОРМ

Горбунов А. В., Коротков Е. Б., Леканов А. В., Матвеев С. А., Слободзян Н. С., Яковенко Н. Г.

https://doi.org/10.21778/2218-5453-2018-7-111-123

Аннотация

Рассмотрены вопросы проектирования системы управления гексапода - механизма с параллельной кинематикой, предназначенного для наведения и позиционирования приборов и антенн орбитальных спутниковых платформ. На основании решения расширенной задачи кинематики уточнен алгоритм управления линейными приводами с кинематической парой винт-гайка и с двумя двухосевыми шарнирами. Приведена схема управления гексаподом с пространственным датчиком положения нагрузки, дается оценка реализуемости алгоритмов позиционного управления на основе современной отечественной элементной базы. Оценка производится методом математического моделирования. Предложен алгоритм адаптивного нейросетевого управления гексаподом. Разработана искусственная нейронная сеть (ANN), которая совместно с нелинейным регулятором по ошибке управления формирует силу, воздействующую на линейные приводы. Для оценки качества управления гексаподом в пакете математического моделирования SimMechanics системы MATLAB Simulink создана динамическая модель системы управления гексаподом. Дано описание аппаратной части цифровой системы управления - блока управления гексаподом (БУГ).
Список литературы

1. Жуков Ю. А., Коротков Е. Б., Слободзян Н. С. Система управления механизмом с параллельной кинематикой для перемещения бортовых приборов КЛА на базе современного отечественного радиационно стойкого микроконтроллера с процессорным ядром Cortex-M4F // Вопросы радиоэлектроники. 2017. № 7. С. 48–54.

2. Гавриленко В. А., Жуков Ю. А., Мороз А. В. Реализация задач кинематики на микропроцессоре ARM-архитектуры для мехатронных систем управления гекспаподом // Вопросы радиоэлектроники. 2016. № 8. С. 92–98.

3. Горбунов А. В., Коротков Е. Б., Слободзян Н. С. Высокоточная система наведения и ориентации космических бортовых приборов на базе гексапода с пространственным датчиком положения // Вопросы радиоэлектроники. 2017. № 7. С. 42–48.

4. Lewis F., Yegildirek A., Kai L. Multilayer neural-net robot controller with guaranteed tracking performance. IEEE Transactions on Neural Networks. IEEE Computational Intelligence Society. New Jersey, 1996, vol. 7, pp. 388–399.

5. Lewis F., Dawson D., Abdallah C. Robot Manipulator Control Theory and Practice. New York, CRC Press Book, 2004, 614 p.

6. Cardona M. N. A new aproach for the forward kinematics of general Stewart-Gough platforms. Proc. of the 2015 IEEE Thirty Fifth Central American and Panama Convention, 2015, pp. 1–6.

7. Campa R., Bernal J., Soto I. Kinematic modeling and control of the hexapod parallel robot. Proc. of American Control Conference, 2016, pp. 1203–1208.

8. Liu K., Fitzgerald J., Lewis F. Kinematic Analysis of a Stewart platform manipulator. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1993, 40 p. 282–293.

9. Lung-Wen T. Robot Analysis the Mechanics of Serial and Parallel Manipulators. New York, Wiley, 1999, 520 p.

10. Жуков Ю. А., Коротков Е. Б., Мороз А. В. Имитационная модель цифровой системы управления гексаподом с линейными приводами на базе шаговых двигателей // Вопросы радиоэлектроники. 2017. № 7. С. 35–41

11. Микроконтроллер 1986ВЕ8Т [Электронный ресурс]. Сайт АО «ПКК Миландр». URL: http://milandr.ru/ (дата обращения: 10.01.2018)

12. Бойко С. О, Комаров С. А., Харитонов С. Г. Проектирование высокоточных линейных приводов для шестистепенного механизма типа «гексапод» космического применения // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева. 2013. № 6 (52). С. 142–149.

Issues of radio electronics. 2018; : 111-123

EXPERIENCE OF THE DEVELOPMENT OF THE CONTROL SYSTEM OF MECHANISMS WITH PARALLEL STRUCTURE OF THE TYPE "HEXAPOD" FOR POSITIONING AND INTRODUCTION OF LARGE-SIZED OBJECTS OF INFORMATION SPACE PLATFORM

Gorbunov A. V., Korotkov E. B., Lekanov A. V., Matveev S. A., Slobodzyan N. S., Yakovenko N. G.

https://doi.org/10.21778/2218-5453-2018-7-111-123

Abstract

The problems of designing a hexapod control system - a mechanism with parallel kinematics, designed for guidance and positioning of instruments and antennas of orbiting satellite platforms are considered. Based on the solution of the extended kinematics problem, the algorithm for controlling linear drives with a kinematic pair of screw-nut and two two-axis hinges is specified. The hexapod control scheme with the spatial load position sensor is given, the feasibility of positional control algorithms is estimated on the basis of the modern domestic element base. The estimation is made by the method of mathematical modeling. An algorithm for adaptive neural network control of a hexapod is proposed. An artificial neural network has been developed, which together with a nonlinear controller regulates the force acting on linear actuators by control error. To assess the quality of hexapod control, a dynamic model of the hexapod control system was created in the simulation package SimMechanics of the MATLAB Simulink system. A description is given of the hardware part of the digital control system-the hexapod control unit).
References

1. Zhukov Yu. A., Korotkov E. B., Slobodzyan N. S. Sistema upravleniya mekhanizmom s parallel'noi kinematikoi dlya peremeshcheniya bortovykh priborov KLA na baze sovremennogo otechestvennogo radiatsionno stoikogo mikrokontrollera s protsessornym yadrom Cortex-M4F // Voprosy radioelektroniki. 2017. № 7. S. 48–54.

2. Gavrilenko V. A., Zhukov Yu. A., Moroz A. V. Realizatsiya zadach kinematiki na mikroprotsessore ARM-arkhitektury dlya mekhatronnykh sistem upravleniya gekspapodom // Voprosy radioelektroniki. 2016. № 8. S. 92–98.

3. Gorbunov A. V., Korotkov E. B., Slobodzyan N. S. Vysokotochnaya sistema navedeniya i orientatsii kosmicheskikh bortovykh priborov na baze geksapoda s prostranstvennym datchikom polozheniya // Voprosy radioelektroniki. 2017. № 7. S. 42–48.

4. Lewis F., Yegildirek A., Kai L. Multilayer neural-net robot controller with guaranteed tracking performance. IEEE Transactions on Neural Networks. IEEE Computational Intelligence Society. New Jersey, 1996, vol. 7, pp. 388–399.

5. Lewis F., Dawson D., Abdallah C. Robot Manipulator Control Theory and Practice. New York, CRC Press Book, 2004, 614 p.

6. Cardona M. N. A new aproach for the forward kinematics of general Stewart-Gough platforms. Proc. of the 2015 IEEE Thirty Fifth Central American and Panama Convention, 2015, pp. 1–6.

7. Campa R., Bernal J., Soto I. Kinematic modeling and control of the hexapod parallel robot. Proc. of American Control Conference, 2016, pp. 1203–1208.

8. Liu K., Fitzgerald J., Lewis F. Kinematic Analysis of a Stewart platform manipulator. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1993, 40 p. 282–293.

9. Lung-Wen T. Robot Analysis the Mechanics of Serial and Parallel Manipulators. New York, Wiley, 1999, 520 p.

10. Zhukov Yu. A., Korotkov E. B., Moroz A. V. Imitatsionnaya model' tsifrovoi sistemy upravleniya geksapodom s lineinymi privodami na baze shagovykh dvigatelei // Voprosy radioelektroniki. 2017. № 7. S. 35–41

11. Mikrokontroller 1986VE8T [Elektronnyi resurs]. Sait AO «PKK Milandr». URL: http://milandr.ru/ (data obrashcheniya: 10.01.2018)

12. Boiko S. O, Komarov S. A., Kharitonov S. G. Proektirovanie vysokotochnykh lineinykh privodov dlya shestistepennogo mekhanizma tipa «geksapod» kosmicheskogo primeneniya // Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta im. akademika M. F. Reshetneva. 2013. № 6 (52). S. 142–149.