รูปแบบใดที่ดีที่สุดสำหรับการควบคุมการป้อนกลับของหุ่นยนต์หุ่นยนต์: MIMO หรือ SISO แบบขนาน

ตอนนี้ฉันกำลังออกแบบแขนหุ่นยนต์ที่มี 6-DOF และเป้าหมายของฉันคือเพื่อให้สามารถตั้งค่าสำหรับตำแหน่ง 3 มิติความเร็วและการวางแนว ( )$x,y,z,\dot{x},\dot{y},\dot{z},\theta,\alpha,\gamma$

ฉันมีการควบคุมป้อนกลับสำหรับระบบSISOจนถึงในวิทยาลัยเท่านั้นดังนั้นเมื่อพิจารณาถึงการเรียนรู้ของการควบคุมหลายตัวแปรในการพิจารณาฉันควรเข้าหาปัญหานี้ที่พยายามสร้างแบบจำลองระบบเป็นMIMOหรือ SISO หลายตัวหรือไม่

หากเป็นไปได้โปรดพูดถึงข้อเสียและข้อดีที่เป็นไปได้ในแต่ละกลยุทธ์

ยินดีต้อนรับสู่ Robotics.SE! นี่ไม่ใช่ความเชี่ยวชาญของฉันอย่างแน่นอน แต่ให้ฉันให้คำแนะนำกับคุณสักสองสามข้อ

วิธีที่ใช้กันทั่วไปมากสำหรับการควบคุมเครื่องมือจัดการคือการออกแบบตัวควบคุมความเร็วร่วมที่ดีในแนวทาง "หลาย SISO" ที่คุณพูดถึง จากนั้นคุณจะใช้จลนศาสตร์ผกผันเพื่อกำหนดในแต่ละช่วงเวลาว่าความเร็วของข้อต่อควรจะเป็นเท่าไหร่เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์ที่ต้องการ สมมติว่าการเปลี่ยนแปลงความเร็วของลูปร่วมกันของคุณเร็วพอคุณควรจะสามารถทำให้ได้ความเร็วเหล่านั้น แบบจลนศาสตร์ของ manipulators มักจะได้รับในแง่ของพารามิเตอร์ Denavit – Hartenberg

เมื่อพิจารณาว่ามันถูกสร้างขึ้นมาบ่อยครั้งสำหรับหุ่นยนต์และอาจเพียงพอสำหรับวัตถุประสงค์ของคุณฉันขอแนะนำให้คุณใช้วิธีนี้

ในคลาสควบคุมที่ไม่ใช่แบบเชิงเส้นฉันพาเราไปดูแบบจำลอง MIMO สำหรับหุ่นยนต์ดัดแปลง ฉันไม่แน่ใจ 100% เกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่ฉันคิดว่าคุณอาจต้องการใช้สิ่งนี้หากคุณมีความสนใจในการสร้างแบบจำลองไม่เพียง แต่เป็นจลนศาสตร์ แต่ยังรวมถึงการเปลี่ยนแปลง

ความแตกต่างหลักคือในสถานการณ์นี้ตำแหน่งร่วมและความเร็วทั้งหมดมีผลต่อเมทริกซ์ความเฉื่อย, โคลิโอลิสและแรงเหวี่ยงและแรงเหวี่ยงในแบบไม่เชิงเส้นและมักจะไม่แยกกันไม่ออก ดังนั้นคุณจะไม่เพียง แต่ต้องคุ้นเคยกับการควบคุม MIMO เท่านั้น แต่จะต้องดูที่การควบคุมแบบไม่เป็นเชิงเส้นด้วย

อย่างที่ฉันพูดมันไม่ใช่ความเชี่ยวชาญของฉันดังนั้นถ้ามีคนคิดว่าฉันพูดอะไรที่พูดไม่ชัดฉันจะได้รับการแก้ไขด้วยความยินดี

ชุดของตัวควบคุม Parallel SISO คือ a เป็นชุดย่อยของตัวควบคุม MIMO ดังนั้น MIMO เป็นอย่างน้อยมีประสิทธิภาพและอาจมีประสิทธิภาพมากกว่า สำหรับข้อดีและข้อเสียฉันไม่เห็นเหตุผลที่จะใช้ SISO แบบขนานยกเว้นว่าคุณอาจจะสบายกว่าสำหรับมันดังนั้นมันอาจจะง่ายกว่าที่จะทำ

ที่กล่าวว่าระบบอาจจะแยกออกจากกันโดยตัวกระตุ้นซึ่งในกรณีที่มันสามารถปรากฏออกมาเป็นปัญหา SISO หลาย แม้ว่าระบบควบคุมเป็นพื้นที่ของฉันฉันไม่ได้ทำงานกับหุ่นยนต์ดังนั้นฉันจึงไม่สามารถบอกได้ว่าเป็นปัญหาของคุณหรือไม่

อีกสิ่งที่มักจะทำตามที่ georgebrindeiro ชี้ให้เห็นคือการแบ่งปัญหาออกเป็นลูปควบคุมภายในและภายนอกซึ่งลูปภายในช่วยให้คุณไม่สนใจสิ่ง

ฉันไม่เคยเห็นMIMOใช้ในบริบทนี้มาก่อน แต่ฉันสามารถดูว่าSISOอาจนำไปใช้อย่างไร

ระบบหุ่นยนต์ส่วนใหญ่ที่ฉันเคยเห็นเป็นการรวมตัวกันของตัวควบคุมมอเตอร์แกนเดี่ยว ( SISO หลายตัวของคุณ) ซึ่งแต่ละตัวมีเพียงตัวเข้ารหัสเดี่ยวสำหรับการตรวจจับและมอเตอร์เดี่ยวสำหรับการกระตุ้น ดังนั้นแต่ละแกนเป็นSISOแต่หุ่นยนต์ที่เป็นทั้งเป็นMIMO

ระบบบางระบบที่ฉันทำงานมี backlash อย่างมีนัยสำคัญระหว่างตัวเข้ารหัสมอเตอร์ / โรตารี่และตัวเข้ารหัสโหลด / เชิงเส้นดังนั้นจึงใช้ลูปป้อนกลับแบบคู่พร้อมกับเอาท์พุทควบคุมมอเตอร์หนึ่งตัว แต่มีตัวเข้ารหัสสองตัว ตัวเข้ารหัสแบบหมุนของมอเตอร์ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อติดตามความเร็วอย่างแม่นยำในขณะที่ตัวเข้ารหัสแบบเชิงเส้นของโหลดถูกใช้เพื่อชดเชยฟันเฟืองในเกียร์ (หนอน) และให้ข้อมูลตำแหน่งที่ถูกต้องและการติดตาม

ฉันเชื่อว่าสำหรับระบบควบคุมส่วนใหญ่วิธีการควบคุมแบบดั้งเดิมเหล่านี้เป็นวิธีที่คุณต้องการมากที่สุด แต่ก็มีข้อยกเว้น

ฉันเห็นเพียงระบบเดียวซึ่งอาจได้รับประโยชน์จากระบบควบคุมMIMOอย่างแท้จริงและเป็นระบบที่มีลักษณะคล้ายกับของคุณเอง แต่ยังจำเป็นต้องควบคุมแรงที่ใช้โดยจุดเครื่องมือของหุ่นยนต์ เราได้ดำเนินการนี้กับแบบดั้งเดิมSISO หลายวิธี แต่ก็ต้องปรับจูนความระมัดระวังเป็นพิเศษและฉันไม่ได้เชื่อว่าพยายามที่จะใช้รูปแบบของเทคนิคแรงบิดคำนวณบางคนจะได้รับการใด ๆ อยู่แล้วได้ง่ายขึ้น

ฉันขอแนะนำให้คุณเริ่มต้นด้วยวิธีการSISO ที่หลากหลายและหากไม่สามารถให้ประสิทธิภาพหรือคุณสมบัติที่คุณต้องการได้ให้ทำการวิจัยวิธีการขั้นสูงเพิ่มเติม อย่างน้อยที่สุดคุณจะได้เรียนรู้มากขึ้นเกี่ยวกับจลนศาสตร์และพลศาสตร์ของระบบของคุณในตอนนั้น