ПРИКАСПИЙСКИЙ ЖУРНАЛ

УПРАВЛЕНИЕ И ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Синтез и исследование модели глобального экспоненциально-устойчивого наблюдателя угловой скорости для обратного маятника с маховиком

Читать Гусев А. А., Никульчев Е. В., Рядчиков И. В., Соколов Д. В. Синтез и исследование модели глобального экспоненциально-устойчивого наблюдателя угловой скорости для обратного маятника с маховиком // Прикаспийский журнал:  управление и высокие технологии. — 2018. — №3. — Стр. 129-137.

Гусев А. А. - аспирант, Кубанский государственный университет, 350040, Российская Федерация, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149, alexandrgsv@gmail.com

Никульчев Е. В. - доктор технических наук, профессор, МИРЭА - Российский технологический университет, 119454, Российская Федерация, г. Москва, проспект Вернадского, 78, nikulchev@mail.ru

Рядчиков И. В. - кандидат физико-математических наук, руководитель лаборатории, Кубанский государственный университет, 350040, Российская Федерация, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149, igorryadchikov@gmail.com

Соколов Д. В. - доцент, Университет Лотарингии, 54000, Франция, г. Нанси, dmitry.sokolov@univ-lorraine.fr

В практических реализациях робототехнических мехатронных систем устранение и компенсация шума и ошибок датчиков положения требуют разработки эффективных наблюдателей состояний. В статье рассматривается одномерный обратный маятник с маховиком, являющийся основой для стабилизации многих управляемых механических систем. В качестве базовой модели используется современный практически важный класс моделей управляемых систем - системы, частично линеаризуемые через замену координат (Partially Linearizable via Coordinate Change). Для данного класса систем ранее был предложен глобально экспоненциально-устойчивый наблюдатель на основе наблюдателя Люенбергера. Произведен синтез наблюдателя угловой скорости такого типа к модели обратного маятника с маховиком. Предложено удобное преобразование координат для частичной линеаризации модели. Идентифицированы параметры наблюдателя для экспериментального стенда. Приведены результаты сравнения точности глобально экспоненциально-устойчивого наблюдателя по сравнению с наблюдателем с высоким коэффициентом усиления, построенном на основе скользящего режима. Исследование моделей наблюдателей выполнено в среде MATLAB/Simulink для модели обратного маятника с маховиком. Результаты имитационного моделирования показывают эффективность ГЭУ наблюдателя.

Ключевые слова: нелинейные системы, наблюдатель состояния, механические системы, наблюдатель с высоким коэффициентом усиления, наблюдатель на основе скользящего режима, обратный маятник, nonlinear systems, state observer, mechanical systems, high-gain observer, sliding m