Управление манипулятором с переменной структурой
Системы с переменой структурой (СПС) относятся к классу систем с дискретным управлением по обратной связи. Основной особенностью СПС является наличие «скользящего режима» на поверхности переключения.
| Справка. Оптимальное по быстродействию управление представляет собой кусочно-постоянную функцию времени. Интерес представляют те области пространства состояний, в которых управление постоянно. Эти области разделяются линиями в двухмерном пространстве, поверхностями – в трехмерном пространстве и гиперповерхностями – в n-мерном пространстве. Такие разделяющие границы называют соответственно линиями переключения, поверхностями переключения и гиперповерхностями переключения. |
В скользящем режиме система не реагирует на изменение параметров и на возмущающие воздействия, а ее траектории проходят по поверхности переключения. Система управления в этом режиме нечувствительна к изменению параметров.
Пусть требуется найти управление переменной структурой для шестизвенного манипулятора. Вектор состояния:
. (18-2)
Вводя вектор ошибки позиционирования 
и вектор ошибки по скорости 
, сведем задачу слежения к задаче стабилизации. Уравнения ошибки системы:
и 
, (18-3)
где 
- вектор-функция размерностью n×1; b - матрица возмущения D.
Для системы стабилизации управление переменной структурой может быть записано в виде
(18-4)
где 
- поверхности переключения, удовлетворяющие условиям:
. (18-5)
После этого синтез управления сводится к выбору управления с обратной связью в соответствии с уравнением (18-4) так, чтобы скользящий режим происходил на пересечении с поверхностями переключения.
Решая алгебраические уравнения поверхностей переключения
(18-6)
можно отыскать единственно существующее управление
, (18-7)
где 
. После этого скользящий режим получается из уравнения (18-5) в виде:
. (18-8)
Это уравнение в явном виде описывает движение шести линейных систем первого порядка, каждое из которых представляет одну степень свободы манипулятора при нахождении системы в скользящем режиме. Как видно из уравнения (18-4), устройство управления переводит манипулятор в скользящий режим, при этом влияние сил взаимодействия между сочленениями полностью исключается. Для управления манипулятором в скользящем режиме используется устройство управления, реализующее управление в соответствии с уравнением (18-7). Динамика манипулятора в скользящем режиме зависит только от конструктивных параметров 
.
Адаптивное управление
Большинство методов управления манипулятором робота предназначено для управления конечным звеном манипулятора или сочленениями. В них уделено внимание компенсации нелинейностей от сил взаимодействия между различными сочленениями. Эти управляющие алгоритмы могут быть неадекватными, потому что требуют наличия точной модели динамики манипулятора и не учитывают изменения нагрузки в процессе выполнения манипулятором работы. Такие изменения в объекте управления часто оказываются достаточно значительными и снижают эффективность управления по обратной связи. В результате ухудшается динамика и демпфирование системы, что ограничивает точность и скорость позиционирования конечного звена. Значительное улучшение точности формирования желаемой траектории во времени для широкого диапазона движений манипулятора и для различных нагрузок достигается при использовании адаптивных методов управления.