機(jī)器人控制新ppt課件-展示頁
2025-05-09 22:10本頁面
【正文】 能。 ? 最優(yōu)控制（ Optimal Control） 基于某種性能指標(biāo)的極大（小）控制，稱之為最優(yōu)控制。 ? 系統(tǒng)的靜差率要小，位置無超調(diào)，動態(tài)響應(yīng)盡量快。 ? 機(jī)器人的動作常常可以通過不同的方式和路徑來完成，手臂解不唯一，這樣便要處理在一定約束條件下的優(yōu)化決策與控制問題。 ? 描述機(jī)器人狀態(tài)和運(yùn)動的數(shù)學(xué)模型是一個具有時變結(jié)構(gòu)和參數(shù)的非線性模型，各關(guān)節(jié)變量之間存在緊密耦合。 ? 智能控制方式 在不確定或未知條件下作業(yè)，通過傳感器，內(nèi)部的知識庫，自主完成給定任務(wù)。 ? 速度控制方式 對于機(jī)器人的行程要求遵循一定的速度變化曲線。 ? 軌跡式 (CP, continuous path) 指定點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動軌跡為所要求的曲線，如直線或圓弧。? 3. 先進(jìn)控制技術(shù)? 自適應(yīng)控制理論：主要針對模型的時變性和不確定性? 智能控制理論：主要針對模型未知系統(tǒng) 第七章 機(jī)器人控制* 6工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)工作過程 機(jī)器人控制過程示意圖 內(nèi)部反饋根據(jù)外界環(huán)境確定任務(wù)確定運(yùn)動軌跡（點(diǎn)動或軌跡）計算目標(biāo)任務(wù)在笛卡爾空間的位姿任務(wù)執(zhí)行電機(jī)的伺服控制轉(zhuǎn)換為電機(jī)的給定值轉(zhuǎn)換為關(guān)節(jié)空間角度外部反饋?zhàn)鳂I(yè)控制器組織層伺服控制器執(zhí)行層運(yùn)動控制器協(xié)調(diào)層第七章 機(jī)器人控制* 7? （ 1）人工智能級 — 組織層 — 作業(yè)控制器 ? （ 2）控制模式級 — 協(xié)調(diào)層 — 運(yùn)動控制器 ? （ 3）伺服系統(tǒng)級 — 執(zhí)行層 — 驅(qū)動控制器 —— 幾種不同的稱謂 機(jī)器人控制系統(tǒng)在物理上分為兩級：工控機(jī)與伺服控制器，但在邏輯上一般分為三級（層）： 第七章 機(jī)器人控制* 8作業(yè)控制器驅(qū)動控制器 3驅(qū)動控制器 1 驅(qū)動控制器 2 驅(qū)動控制器 4運(yùn)動控制器機(jī)器人本體 機(jī)器人控制系統(tǒng)的構(gòu)成第七章 機(jī)器人控制* 9分析各層（級）的關(guān)系與區(qū)別 知識粒度 數(shù)據(jù)處理 功能類別? 作業(yè)控制級 粗 模糊 決策? 運(yùn)動控制級 中 精確 任務(wù)分解? 驅(qū)動控制級 細(xì) 精確 控制 通過分層遞階的組織形式才能完成復(fù)雜任務(wù)第七章 機(jī)器人控制* 10工業(yè)機(jī)器人典型控制方式 ? 點(diǎn)位式（ PTP， point to point） 實(shí)現(xiàn)點(diǎn)的位置控制，而點(diǎn)與點(diǎn)之間的軌跡卻無關(guān)緊要。解決以上問題的控制策略： 解耦控制 (decoupling control) 魯棒控制 (robustness control) 容錯控制 (fault tolerant control)第七章 機(jī)器人控制? 多變量控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)? 傳遞函數(shù)矩陣：開環(huán)傳遞函數(shù)矩陣，閉環(huán)傳遞函數(shù)矩陣? 多變量系統(tǒng)分析和計算的特殊性：變量是向量，傳函是矩陣（矩陣的計算不滿足交換律）? 多變量系統(tǒng)控制的發(fā)展：? ：? 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型：狀態(tài)空間表達(dá)式? 主要應(yīng)用領(lǐng)域：航空航天等尖端科技研究? 局限性：計算量大，控制器復(fù)雜難以實(shí)現(xiàn)，無法在工業(yè)生產(chǎn)過程廣泛推廣? 第七章 機(jī)器人控制? 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型：傳遞函數(shù)矩陣? 主要應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)生產(chǎn)過程? 特點(diǎn)：對系統(tǒng)進(jìn)行近似和簡化，數(shù)學(xué)工具淺顯易懂，具有很大的靈活性。第七章 機(jī)器人控制? 機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)： 非線性、多變量、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)。? 機(jī)器人控制系統(tǒng)是一個與機(jī)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)原理密切相關(guān)的、耦合緊密的、非線性和時變的多變量控制系統(tǒng)?！?機(jī)器人原理與應(yīng)用 》* 1東北大學(xué)人工智能與機(jī)器人研究所第七章 機(jī)器人控制第七章 機(jī)器人控制* 2 概述? 控制是機(jī)器人技術(shù)中的一個關(guān)鍵問題，而控制系統(tǒng)的性能則是機(jī)器人發(fā)展水平一個重要標(biāo)志。 ? 機(jī)器人控制是控制領(lǐng)域的一個子集 ,一個獨(dú)具特色的子集。? 機(jī)器人控制系統(tǒng)一般由計算機(jī)和伺服控制器組成。非線性：輸入輸出的映射關(guān)系不是線性的多變量：輸入輸出的個數(shù)為 2個以上強(qiáng)耦合：輸入輸出之間存在交連 以上特點(diǎn)決定了機(jī)器人控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。? 代表性理論： INA方法， CL方法，序列回差法等。如自動插件機(jī)，在貼片機(jī)上安插元件，點(diǎn)焊、搬運(yùn)、裝配等。在進(jìn)行弧焊、噴漆、切割等作業(yè)時十分必要。 ? 力（力矩）控制方式 要求對末端施加在對象上的力進(jìn)行控制，如抓放操作、去毛刺、研磨和組裝等作業(yè)。 第七章 機(jī)器人控制* 11機(jī)器人控制的特點(diǎn) ? 與機(jī)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)密切相關(guān)。 ? 一個簡單的機(jī)器人至少也有 35個自由度，于是機(jī)器人控制系統(tǒng)必須是一個計算機(jī)控制的多級遞階控制系統(tǒng)。 ? 伺服系統(tǒng)要求較高的位置精度，較大的調(diào)速范圍，各關(guān)節(jié)的速度誤差系數(shù)應(yīng)盡量一致 。 第七章 機(jī)器人控制* 12常用伺服控制策略 ? 各種 PID 控制方式 PID 控制是將偏差的比例 （ P）、 積分 （ I）和微分 （ D） 通過線性組合構(gòu)成控制量，算法簡單，魯棒性好，可靠性高；但反饋增益是
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