Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Факультет вычислительной математики и кибернетики
Кафедра нелинейных динамических систем
и процессов управления
 
   
Новости Сотрудники Учебная деятельность Научная деятельность Студенты и аспиранты О кафедре
   

Основы робототехники

Кафедральный спецкурс



Лекции читает Фомичёв Василий Владимирович
Практические занятия проводят:

вторник, 18.00-19.35, ауд. 633, с 24 сентября

Курс посвящен приложениям теории автоматического управления в робототехнике.

В рамках курса кратко рассматривается история, типовое устройство робототехнических систем и области применения роботов. Рассматриваются модели робототехнических систем: привода на основе электродвигателя постоянного тока, последовательные манипуляторы, колесная система передвижения. Излагаются типовые способы синтеза систем управления, начиная с уровня управления приводом и заканчивая синтезом систем совместного управления для манипуляторов и систем управления движением для колесных мобильных роботов. Кратко рассматриваются вопросы идентификации математической модели и обработки информации поступающей с датчиков.

В последней части курса рассматривается архитектура программного обеспечения, используемого для создания систем управления движением роботов.

Курс ориентирован на студентов 3-5 курса, специализирующих в области теории автоматического управления. Предполагается, что слушатели знакомы с курсом теории дифференциальных уравнений, желательно знакомство с теоретической механикой и теорией автоматического управления, иметь представления о методах математической обработки изображений.

Литература

  1. Юревич Е.И. Основы робототехники. --- СПб. БЧВ-Петербург, 2005.
  2. Springler Handbook of Robotics / Ed. Bruno Siciliano, Oussama Khalib –-- Springler, 2008.
  3. Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т. 1. Линейные системы –-- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003.
  4. Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления: Учебн. пособ. --- М. Наука, 1986.
  5. Люнг Л. Идентификация систем. Теория пользователя: Пер. с англ. / Под ред. Я.З. Цыпкина. --- М.:Наука, 1991.

Дополнительные материалы

Программа спецкурса (осенний семестр)

  • Лекция 1. Введение, устройство роботов, основные подсистемы. Приводы роботов, датчики. Организация системы управления. Человек в системе управления. Скачать слайды
  • Лекция 2. История робототехники, области применения роботов, современное состояние, проблемы и тенденции развития. Скачать слайды
  • Лекция 3-4. Необходимые сведения из ТАУ. Система управления, грубость, физическая реализуемость. Математическое представление объекта управления, передаточные функции, структурные схемы. Устойчивость САУ, показатели качества САУ, частотные характеристики. Синтез регулятора: ПИД регулятор, метод задачи обратной динамики, синтез по желаемой передаточной функции. Скачать слайды
  • Лекция 5. Цифровые системы управления. Специфика, способы описания. Методы модуляции: ШИМ и АИМ. Связь дискретных и непрерывных систем. Скачать слайды
  • Лекция 6. Идентификация систем. Идентификация параметров статических моделей. Идентификация параметров динамических систем при гармонических воздействиях. Представления о спектральном анализе и методе авторегрессий. Скачать слайды
  • Лекция 7. Электрический двигатель постоянного тока. Аналитическая модель, сила трения. Идентификация параметров модели. Электрический двигатель в цифровой системе управления.
  • Лекция 8. Типовые требования к системе управления двигателем. Синтез системы управления электродвигателем постоянного тока по позиции. Насыщение управления, принцип дуального управления. Генерация задающего воздействия. Скачать слайды

Программа спецкурса (весенний семестр)

  • Лекция 1. Описание движения твердого тела. Формализм Лагранжа. Математическая модель манипулятора: кинематическая и динамическая модель, упрощения модели. Представление о методах идентификации модели манипулятора. Скачать слайды
  • Лекция 2. Управление движением манипулятора (постановка задачи и особенности): системы циклового, дискретного позиционного, непрерывного управления, системы с обратной связью по силе. Прямая и обратная задача кинематики, решение обратной задачи кинематики. Системы с раздельным управление приводами.
  • Лекция 3. Управление движением манипулятора: системы с совместным управлением, управление в системе координат исполнительного органа, системы с управлением по силе.
  • Лекция 4. Колесные мобильные роботы. Математические модели системы с колесами. Классификация типов колесных систем передвижения. Представление о системах с неголонономными ограничениями и системах с недостатком управляющих воздействий.
  • Лекция 5. Управление движением колесных мобильных роботов: следование кривой, следование траектории, стабилизация в точке. Линейные и нелинейные методы. Скачать слайды
  • Лекция 6. Обработка и объедение данных с различных датчиков. Система с машинным зрением. Задача определения собственного местоположения и построения карты для мобильных роботов.
  • Лекция 7. Планирование траектории движения. Организация интеллектуальной системы управления.
  • Лекция 8. Архитектура системы управления и программное обеспечение (на примере OROCOS) Скачать слайды (OROCOS)