Адаптация является основной реакцией живого организма, обеспечивающей ему возможность выживания. Она означает приспособление организма к изменяющимся внешним и внутренним условиям. Реализация этого принципа в технических системах имеет много достоинств, а иногда и просто необходима.

С помощью разомкнутого управления без обратной связи можно исключить влияние на выходные параметры объекта некоторых предсказуемых внешних возмущений при условии, что характеристики отдельных компонентов и элементов системы управления достаточно просты и их свойства не изменяются.

Ликвидировать влияние непредсказуемых внешних возмущений на поведение объекта возможно в рамках теории управления. Для этого используется принцип обратной связи, т.е. организуется замкнутая система управления, свойства всех элементов которой полагаются известными и не меняющимися во времени. Однако на практике часто встречаются такие объекты управления, амплитудные и частотные параметры которых варьируют в широких пределах под действием внешних причин с течением времени и в силу свойств самого объекта. В несколько раз может измениться момент инерции МА в сложенном положении по отношению к полностью вытянутому; вязкость рабочей жидкости в полостях гидроцилиндров подводного робота, работающего на разных глубинах моря при различных давлениях и температуре воды; трение в опорах двигателей в процессе загрязнения и старения смазки и многие другие характеристики. В то же время при управлении сложными объектами – ГПМ, линиями, участками, состоящими из многих единиц оборудования, количество внешних и внутренних факторов, оказывающих возмущающее воздействие на их работу, резко возрастает. Среди них могут быть ошибки позиционирования заготовок или отсутствие их в нужный момент, износ обрабатывающего инструмента, отклонение стыка свариваемых деталей от заданной траектории движения электрода сварного автомата и другие факторы, требующие адаптации управляющей системы, т.е. самонастройки и приспособления к реальным условиям эксплуатации.

Общие свойства, характеризующие процесс адаптации, в адаптивных системах управления с обратной связью:

• выходные параметры объекта регулирования и характеристики возмущающих факторов находятся под постоянным контролем и управлением с помощью устройств, дополнительно включаемых в состав управляющей системы;
• наблюдаемое поведение объекта описывается показателем качества, оценивающим в количественной форме характер протекания процесса управления;
• отклонение показателя качества за пределы допуска влечёт за собой автоматическую настойку параметров регулятора или замену алгоритма управления, результатом которых является достижение желаемого показателя качества или реализации поставленной цели.

Уровни адаптации. В зависимости от цели управления адаптивные системы в робототехнике можно условно разделить на следующие уровни:

Первый уровень характеризуется способностью самонастройки параметров регулятора на основе информации о состоянии объекта, находящегося под возмущающим воздействием внешней среды.

Оценка состояния объекта может осуществляться либо прямым измерением требуемых параметров, либо путём их идентификации. Адаптивная система управления, идентифицирующая изменение параметров внешней среды (температуры, давления), может обеспечить самонастройку параметров регулятора (например, устранить дрейф характеристик гидропривода подводного робота).

Для второго уровня адаптации робототехнических систем (РТС) характерно включение в состав управляющего устройства дополнительных информационных средств, обеспечивающих сбор и обработку данных о состоянии окружающей среды. На основании анализа изменений внешней среды осуществляется коррекция управляющей программы робота, позволяющая в новых условиях достичь поставленной цели. Например, сварочный робот должен уметь корректировать программную траекторию движения электрода в соответствии с реальным положением линии стыка, измеряемым специальными датчиками.

Третий уровень адаптации РТС обеспечивает реализацию максимальной производительности при обеспечении отсутствия брака. Характерны для этого уровня адаптации развитые средства для сбора информации о внешней среде, самодиагностирования, а возможно, и саморемонта компонент управляемой производственной системы.