Quel modèle est le meilleur pour le contrôle par rétroaction des manipulateurs robotiques: MIMO ou SISO parallèle?

Je suis en train de concevoir un bras robotique avec 6 DOF, et mon objectif est de pouvoir donner des points de consigne pour la position 3D, la vitesse et l'orientation ( ).$x,y,z,\dot{x},\dot{y},\dot{z},\theta,\alpha,\gamma$

Jusqu'à présent, je n'avais qu'un contrôle de rétroaction pour les systèmes SISO à College, donc, en tenant compte de la courbe d'apprentissage du contrôle multivariable, devrais-je aborder ce problème en essayant de modéliser le système comme un MIMO ou plusieurs SISO?

Si possible, veuillez mentionner les éventuels inconvénients et avantages de chaque stratégie.

Bienvenue sur Robotics.SE! Ce n'est pas exactement mon domaine d'expertise, mais permettez-moi de vous donner quelques conseils.

Une approche très courante pour contrôler les manipulateurs consiste à concevoir d'abord de bons contrôleurs de vitesse conjointe, dans l'approche "SISO multiple" que vous mentionnez. Vous utiliseriez alors la cinématique inverse pour déterminer à chaque point dans le temps quelles devraient être les vitesses articulaires idéalement pour atteindre la pose d'effecteur terminal souhaitée. En supposant que la dynamique de votre boucle de contrôle de vitesse commune soit suffisamment rapide, vous devriez être en mesure d'atteindre ces vitesses. Le modèle cinématique des manipulateurs est généralement obtenu en termes de paramètres Denavit – Hartenberg.

Étant donné que cela est fréquemment fait pour les robots et est probablement suffisant pour vos besoins, je vous suggère d'adopter cette approche.

Dans une classe de contrôle non linéaire que j'ai prise, nous avons vu un modèle MIMO pour les robots manipulateurs. Je ne suis pas sûr à 100% de cela, mais je pense que vous voudrez peut-être l'utiliser si vous êtes intéressé par la modélisation non seulement de la cinématique mais aussi de la dynamique.

La principale différence est que dans ce scénario, les positions et les vitesses des articulations affectent toutes la matrice d'inertie, la Coriolis et les forces centrifuges et l'amortissement de manière non linéaire et généralement non séparable. Il vous faudrait donc non seulement vous habituer au contrôle MIMO, mais également au contrôle non linéaire.

Comme je l'ai dit, ce n'est pas mon domaine d'expertise, donc si quelqu'un pense que j'ai dit du charabia, je serais ravi de le corriger.

L'ensemble des contrôleurs SISO parallèles est un sous-ensemble de contrôleurs MIMO, donc MIMO est au moins aussi puissant et peut-être plus puissant. En ce qui concerne les avantages et les inconvénients, je ne vois aucune raison d'utiliser le SISO parallèle, sauf que vous pouvez être plus à l'aise pour cela, il peut donc être plus facile de le faire.

Cela dit, le système peut être séparable par actionneur, auquel cas il peut apparaître comme plusieurs problèmes SISO. Bien que les systèmes de contrôle soient mon domaine, je ne travaille pas sur les robots, donc je ne peux pas dire si c'est le cas pour votre problème.

Une autre chose qui est souvent faite, comme l'a souligné georgebrindeiro, est de diviser le problème en boucles de contrôle internes et externes, où les boucles internes vous permettent d'ignorer une grande partie de la

Je n'ai jamais vu MIMO utilisé dans ce contexte auparavant, mais je peux voir comment SISO pourrait s'appliquer.

La plupart des systèmes robotiques que j'ai vus sont des agrégations de contrôleurs de moteur à axe unique (vos multiples SISO ), chacun n'ayant qu'un seul encodeur pour la détection et un seul moteur pour l'actionnement. Donc, chaque axe était SISO , mais le robot dans son ensemble était MIMO .

Certains systèmes sur lesquels j'ai travaillé avaient un jeu important entre le moteur / codeur rotatif et le codeur de charge / linéaire, donc implémenté une double boucle de rétroaction, avec une sortie de contrôle du moteur, mais deux codeurs. L'encodeur rotatif sur le moteur était principalement utilisé pour suivre la vitesse avec précision, tandis que l'encodeur linéaire sur la charge était utilisé pour compenser le jeu dans l'engrenage (à vis sans fin) et fournir des informations de position et un suivi précis.

Je crois que pour la plupart des systèmes de contrôle, ces méthodes de contrôle traditionnelles sont les plus dont vous aurez besoin, mais il y a des exceptions.

Je n'ai vu qu'un seul système qui aurait pu bénéficier d'un véritable système de contrôle MIMO et qui avait des caractéristiques similaires aux vôtres, mais qui devait également contrôler la force appliquée par la pointe de l'outil du robot. Nous avons fait mettre en œuvre cette traditionnelle avec un multiple SISO approche, mais il a fallu le réglage exceptionnellement prudent, et je ne suis pas convaincu que d' essayer d'utiliser une certaine forme de technique de couple calculée aurait été plus facile de toute façon.

Je vous suggère de commencer avec une approche SISO multiple et si cela ne vous donne pas les performances ou les caractéristiques dont vous avez besoin, recherchez des méthodes plus avancées. À tout le moins, vous aurez à en savoir beaucoup plus sur la cinématique et la dynamique de votre système à ce stade.