Реализация тактильной обратной связи с использованием токового управления коллекторными двигателями постоянного тока

Авторы: Голубев М.П.
Опубликовано в выпуске: #5(106)/2026
DOI:
Раздел: Машиностроение и машиноведение | Рубрика: Роботы, мехатроника и робототехнические системы
Ключевые слова: электропривод, мехатроника, система управления, билатеральное управление, токовое управление, следящий привод, ПИД-регулятор
Опубликовано: 23.10.2026

Внедрение в приводы алгоритмов интеллектуального управления и систем-помощников осуществляется посредством разрыва механической связи между оператором и манипулируемым объектом. Такой разрыв приводит к полной потере тактильной информации, вследствие чего процесс управления становится небезопасным и неинтуитивным. В статье предложен способ восстановления механического отклика введением в систему токовой обратной связи, что позволяет точно оценить момент нагрузки без использования специальных датчиков и формировать простую и надежную билатеральную систему управления. В работе подробно описана реализация тактильной обратной связи с применением токового управления коллекторными двигателями постоянного тока: разработана архитектура системы, подобрана компонентная база, сформированы управляющие контуры. Разработанный стенд позволяет исследовать процессы в предлагаемой билатеральной системе управления.

Литература

[1] Tsuji T., Natori K., Nishi H., Ohnishi K. A Controller Design Method of Bilateral Control System. EPE Journal, 2006, vol. 16, no. 2, pp. 22–28. https://doi.org/10.1080/09398368.2006.11463616

[2] Murakami T., Yu F., Ohnishi K. Torque Sensorless Control in Multidegree-of-Freedom Manipulator. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1993, vol. 40, no. 2, pp. 259–265. https://doi.org/10.1109/41.222648

[3] Katsura S., Matsumoto Y., Ohnishi K. Modeling of Force Sensing and Validation of Disturbance Observer for Force Control. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2007, vol. 54, no. 1, pp. 530–538. https://doi.org/10.1109/TIE.2006.885459

[4] Abeykoon A.M.H.S., Ohnishi K. Implementation of Pedal Feeling for Brake by Wire System Using Bilateral Control. Proceedings of the 2008 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, 2008, pp. 1347–1352. https://doi.org/10.1109/ISIE.2008.4677132

[5] Акишин С.В. Принципы управления H-мостом на ключевых элементах. E-Scio, 2020, № 1 (40), с. 136–141.

[6] Infineon Technologies AG. BTS 7960: High Current PN Half Bridge: NovalithIC™ [Data Sheet]. Rev. 1.1. Munich, Infineon Technologies AG, 2004, 28 p. URL: https://www.infineon.com/assets/row/public/documents/10/57/infineon-bts7960-ds-en.pdf (дата обращения 15.04.2026).

[7] Allegro MicroSystems. ACS712: Fully Integrated, Hall-Effect-Based Linear Current Sensor IC with 2.4 kVRMS Isolation and a Low-Resistance Current Conductor [Data Sheet]. ACS712-DS, Rev. 22, 2024. URL: https://www.allegromicro.com/-/media/files/datasheets/acs712-datasheet.ashx (дата обращения 15.04.2026).

[8] STMicroelectronics. STM32F401xB STM32F401xC: Arm® Cortex®-M4 32-bit MCU+FPU, 105 DMIPS, 256KB Flash / 64KB RAM, 11 TIMs, 1 ADC, 11 comm. interfaces [Data Sheet]. DS9716 Rev. 11. Geneva, STMicroelectronics, 2019, 139 p. URL: https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32f401cb.pdf (дата обращения 15.04.2026).

[9] Денисенко В.В. ПИД-регуляторы: вопросы реализации. Часть 1. СТА. Современные технологии автоматизации, 2007, № 4, с. 86–97.

[10] Smith S.W. The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing. San Diego, California Technical Publishing, 1997, 626 p.