Položajno vodenje robotskega mehanizma s piezoelektričnimi aktuatorji : doktorska disertacija

slovenski

doktorska dela

2011

Disertacije   histereze   nelinearni sistemi   piezoelektrični mehanizem   položajno vodenje   Robotika   usmerjene nevronske mreže   vzvratno razširjanje

Univerza v Mariboru, Fakulteta za elektrotehniko računalništvo in informatiko

V disertaciji je predstavljeno modeliranje, izdelava in položajno vodenje ravninskega robotskega mehanizma s piezoelektričnimi aktuatorji. Robotski mehanizem je sestavljen iz steklenega ogrodja in dveh piezoelektričnih aktuatorjev. Sprememba dolžine piezoelektričnih aktuatorjev se preko steklenega ogrodja z vgrajenim prestavnim razmerjem prenaša na vrh robotskega mehanizma, kjer predstavlja njegov delovni pomik. Velikost robotskega mehanizma je približno 40x40 milimetrov, velikost delovne ravnine pa je približno 25x25 mikrometrov. Z uporabo piezoelektričnih aktuatorjev je vrh robotskega mehanizma mogoče pozicionirati s pod-mikrometrsko natančnostjo. Kakorkoli, zaradi nelinearnega histereznega pojava v piezoelektričnih aktuatorjih je takšno natančnost brez ustreznih metod za položajno vodenje nemogoče zagotoviti. Zaradi tega je bil zasnovan in implementiran sistem za položajno vodenje robotskega mehanizma, ki vključuje napetostne ojačevalnike za napajanje piezoelektričnih aktuatorjev, merilno opremo za meritev dejanskega položaja vrha robotskega mehanizma in kontrolno-procesno enoto s programsko opremo na kateri se izvajajo algoritmi oziroma metode za položajno vodenje. Uporaba tradicionalnih metod vodenja, kot je PI regulator, pri položajnem vodenju vrha robotskega mehanizma zaradi nelinearnosti proge ne daje povsem zadovoljivih rezultatov. Zaradi tega smo za ocenitev in kompenzacijo nelinearnosti na progi (predvsem histereze v piezoelektričnih aktuatorjih) uporabili usmerjene nevronske mreže, ki so znane kot univerzalno orodje za ocenitev in kompenzacijo nelinearnih pojavov. Eksperimentalni rezultati, ki so bili pridobljeni na realnem robotskem mehanizmu, potrjujejo, da je z uporabo nevronskih mrež mogoče izboljšati rezultate tradicionalnih metod vodenja tako pri položajnem vodenju vrha robotskega mehanizma v odprti zanki kot tudi v zaprti zanki.

07.08.2023