Электромехатронные модули (ЭММ), построенные на базе современных электроприводов переменного тока, обеспечивают конкурентоспособные характеристики технологического оборудования. Области применения ЭММ с системами позиционирования — от запорных, дозирующих и регулирующих аппаратов трубопроводных систем в энергетике, нефтегазовой отрасти, ЖКХ до космических и оборонных технологий [1–3].
Наиболее широко ЭММ позиционирования используют в ключевых отраслях промышленности: станкостроении и робототехнике [1,4,5]. Во многих случаях применения ЭММ позиционирования параметры механики либо изменяются, либо определить их затруднительно.
Основной тренд в решении этой проблемы — использование дополнительных контуров идентификации и адаптации. Возможны варианты в использовании регуляторов со сложной алгоритмической конструкцией на основе нейронных сетей, нечеткой логики и генетических алгоритмов [6–8]. Такие решения не всегда подходят для случаев, где требуется высокое быстродействие и конкурентоспособная цена.
Системы позиционирования ЭММ, настроенные на динамику Бесселя [9], обладают простыми по структуре регуляторами положения [10]. В этой связи, теоретическое и практическое обоснование фиксированной настройки регуляторов, обеспечивающей робастность ЭММ, представляется актуальной задачей.
На рис. 1 показана структура системы позиционирования — регулирования положения исполнительного органа ЭММ q с регулятором положения (РП) и входным фильтром (Wf ), обеспечивающим компенсацию нулей передаточной функции системы позиционирования. «Механика» ЭММ представлена моделью «жесткой» механики с инерционностью kin(qi ) и моментом нагрузки QL (qi , q˙i ), которые в случаях многоосевой реализации ЭММ (роботы, станки и пр.) зависят от положения и скоростей элементов механики. Инерционность оптимизированного контура момента Q системы векторного управления электроприводом представлена эквивалентным инерционным звеном (КМ) [2,3].
В настоящей работе рассмотрим наиболее эффективные в своем классе по астатизму РП [10]: модифицированные ПД — П (Д), ПИД — ПИ (Д), ПИД с двойным интегрированием — ПИ2И(Д).