輪式移動(dòng)機(jī)器人零半徑轉(zhuǎn)向過程pid控制解析設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[編號(hào)275](編輯修改稿)
2025-07-04 22:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 （4）根據(jù)工程力學(xué)分析可建立電機(jī)的機(jī)械回路方程如下： （5）其中，為粘滯摩擦系數(shù)，為擾動(dòng)力矩，為減速機(jī)構(gòu)中由大齒輪對(duì)電機(jī)上小齒輪作用力而形成的反向扭矩，顯然反向扭矩可表示為： （6）其中，為小齒輪的半徑，為作用在小齒輪的力。忽略大齒輪、連桿與車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并對(duì)此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，則 （7）這里，為小齒輪對(duì)大齒輪的反作用力，為大齒輪的半徑，為輪子的半徑，為地面對(duì)輪子的反作用力。對(duì)整個(gè)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，則 （8）為機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為機(jī)器人轉(zhuǎn)向角度，為兩輪之間的距離。假定齒輪之間、輪子與地面之間無滑動(dòng)，則可分析車輪走過的路徑長度 （9）其中，為車輪走過的路徑長度，為輪子轉(zhuǎn)過的角度。認(rèn)為連接輪子與大齒輪的連桿為剛體，則大齒輪轉(zhuǎn)過的角度就是輪子轉(zhuǎn)過的角度，由齒輪間傳動(dòng)關(guān)系，得 （10）由于已知減速比為1:33，則 （11）另外，由于兩輪間的中心并不是機(jī)器人的重心，偏心距為，則以兩輪間中心轉(zhuǎn)向時(shí)機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 （12）其中，為轉(zhuǎn)動(dòng)中心在機(jī)器人重心時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其表達(dá)式為 （13）為機(jī)器人的半徑。得到電機(jī)的傳遞函數(shù)為： （14）由上面（9）、（10）的約束關(guān)系，則機(jī)器人轉(zhuǎn)角與電機(jī)轉(zhuǎn)角存在如下關(guān)系： （15）故機(jī)器人轉(zhuǎn)向的傳遞函數(shù)為 （16）工程上常用的PID控制器參數(shù)設(shè)計(jì)方法主要有1）Zieglernichols整定法；2）解析設(shè)計(jì)法。Zieglernichols方法是簡單易行，但不能設(shè)計(jì)一個(gè)PID控制器去滿足一特定的控制性能指標(biāo)；解析方法雖然較復(fù)雜，但如果被控對(duì)象可以建立起較精確的數(shù)學(xué)模型，則可根據(jù)給定的穩(wěn)態(tài)誤差和操作特性參數(shù)來確定PID的參數(shù)。由于可較精確地建模，故選擇了解析法。 PID控制器參數(shù)解析法設(shè)計(jì)原理設(shè)PID閉環(huán)控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為，比例、積分和微分環(huán)節(jié)的系數(shù)分別為、和，則整個(gè)PID控制系統(tǒng)的開環(huán)增益為 （17）如果是型系統(tǒng)，則加入PID控制器補(bǔ)償后的系統(tǒng)
教學(xué)教案相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1