В монографии [31] предложен целый ряд регуляторов и кор­ректирующих связей, учитывающих специфику копирующих манипуля­торов как объектов управления. Данные регуляторы позволяют компен­сировать влияние на динамические характеристики исполнительных сис­тем роботов переменных моментов инерции нагрузки, а также внешних моментов, изменяющихся в известных пределах.

Однако если отдельные параметры и возмущающие воздействия варьируются в широких диапазонах, то отрицательные обратные связи с постоянными коэффициентами не могут полностью подавить их влияние на точность и другие показатели качества движения. Для систем управ­ления станков к таким случайно действующим факторам обычно относят колебания припуска на обработку, изменения твердости материала и температуры деталей, погрешность установки заготовки и ряд других изменений [57]. В подобных системах возможно применение методов адаптивного управления. Фундаментальное понятие адаптации автомати­ческих систем сформулировал проф. Я.З. Цыпкин: "Адаптация – это процесс изменения параметров и структуры системы, а возможно и управляющих воздействий, на основе текущей информации с целью дос­тижения определенного, обычно оптимального, состояния системы при начальной неопределенности и изменяющихся условиях работы" [70].

Практическое использование и настройка адаптивных систем с циф­ровым управлением осложняется тем, что они относятся к классу дис­кретных систем с переменными структурой и параметрами. Это свойство может вызвать в процессе движения мехатронной системы нелинейные динамические эффекты (автоколебания, зависимость качества переход­ных процессов от величины и знака начальных условий и т.п.).

Среди новейших достижений в области аппаратно-программных средств систем управления наибольшее значение для развития мехатро­ники имеют следующие разработки:

-  создание интеллектуальных мехатронных модулей путем конст­руктивной интеграции электромеханических устройств (двигателей и преобразователей движения) со встроенными интеллектуальными ком­понентами (управляющими контроллерами, датчиками и электронными блоками); подробно интеллектуальные модули описаны в гл. 2;

-  построение систем управления с открытой архитектурой на базе персональных компьютеров (типа PC-NC) для сложных мехатронных устройств [26, 64, 74];

-  применение контроллеров движения (motion controllers) как пер­спективного устройства для управления многокоординатными мехатрон-ными системами;

- разработка распределенных систем управления движением для многодвигательных комплексов и объединение

-  управляющих контроллеров в сети через стандартные шины и протоколы (наиболее распространен­ными в настоящее время являются шины PCI, "SERCOS", "CANbus", "Profibus");

-  создание силовых преобразователей нового поколения и интеллек­туальных силовых модулей на базе новейших полупроводниковых при­боров (полевых MOSFET и биполярных транзисторов с изолированным затвором IGBT);

-  применение интеллектуальных датчиков и мехатронных устройств на базе технологий микроэлектромеханики (MEMS-технологий);

-  внедрение принципиально новых технологий коммуникации для процессов управления, в частности устройств беспроводной связи между элементами мехатронных систем, а также возможность обмена информа­цией между ними через локальные и глобальные (например, Интернет) компьютерные сети;

-  разработка дружественных человекомашинных интерфейсов для эффективного программирования движений и взаимодействия оператора с мехатронной системой.