機(jī)器人控制ppt課件-展示頁
2025-05-13 01:38本頁面
【正文】 任務(wù)軸 R0：描述工件位置的坐標(biāo)系 X(t):末端執(zhí)行器狀態(tài)； θ (t):關(guān)節(jié)變量； C(t)：關(guān)節(jié)力矩矢量； T(t)： 電機(jī)力矩矢量； V(t)：電機(jī)電壓矢量 本質(zhì)是對(duì)下列雙向方程的控制 ： )()()()()( ttttt XCTV ???? ?Robotics 控制 機(jī)器人的基本控制原則 基本控制原則 主要控制層次 分三個(gè)層次：人工智能級(jí)、控制模式級(jí)、伺服系統(tǒng)級(jí) 1）人工智能級(jí) 完成從機(jī)器人工作任務(wù)的語言描述 生成 X(t)； 仍處于研究階段。機(jī)器人控制 Control of Robotics 機(jī)器人的基本控制原則 機(jī)械人的位置控制 機(jī)械人的柔順控制 機(jī)器人的分解運(yùn)動(dòng)控制 機(jī)器人關(guān)節(jié)控制的模糊算法 Robotics 控制 機(jī)器人的基本控制原則 機(jī)器人控制特點(diǎn)：冗余的、多變量、本質(zhì)非線性、耦合的 基本控制原則 控制器分類 結(jié)構(gòu)形式 ：伺服、非伺服、位置反饋、速度反饋、力矩控制、 控制方式 ：非線性控制、分解加速度控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、滑模控制、模糊控制等 控制器選擇 ：依工作任務(wù)，可選 PLC控制、普通計(jì)算機(jī)控制，智能計(jì)算機(jī)控制等。 簡(jiǎn)單分類 ：?jiǎn)侮P(guān)節(jié)控制器：主要考慮穩(wěn)態(tài)誤差補(bǔ)償； 多關(guān)節(jié)控制器：主要考慮耦合慣量補(bǔ)償。 2）控制模式級(jí) 建立 X(t) T(t)之間的雙向關(guān)系。同樣可以進(jìn)行位置、速度、加速度及力的反饋。 Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 直流傳動(dòng)系統(tǒng)的建模 傳遞函數(shù)與等效方框圖 伺服電機(jī)的參數(shù)： Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 直流傳動(dòng)系統(tǒng)的建模 傳遞函數(shù)與等效方框圖 （ 1）磁場(chǎng)型控制電機(jī) 22222,??????ccmcmmmmmfmmfffffkKffFJJJKdtdFdtdJTikTdtdilirv???????????Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 直流傳動(dòng)系統(tǒng)的建模 傳遞函數(shù)與等效方框圖 Laplace變換得： )()()()()()()()(2sKFsJssTsIksTsIslrsVmmfmmffff???????))(()()(2 KFsJsslrksVsffmfm?????Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 直流傳動(dòng)系統(tǒng)的建模 傳遞函數(shù)與等效方框圖 一般可取 K=0，則有等效框圖 同時(shí)，傳遞函數(shù)變?yōu)? Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 直流傳動(dòng)系統(tǒng)的建模 傳遞函數(shù)與等效方框圖 ：電氣時(shí)間常數(shù)； ：機(jī)械時(shí)間常數(shù)。 22222,39。 比例微分 PD補(bǔ)償： 比例積分 PI補(bǔ)償： 比例微分積分 PID補(bǔ)償： 測(cè)速補(bǔ)償時(shí)： )()()( sEsksE d????)()()( sEsksE i????)()()( sEsksE id ?? ????)()1()()()()( 00 ssssssEsE tit ????? ??????Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 位置控制的基本結(jié)構(gòu) 基本控制結(jié)構(gòu) 位置控制也稱 位姿控制 、或 軌跡控制 。 2）多數(shù)仍采用連續(xù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)控制器，然后再將設(shè)計(jì)好的控制律離散化，用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。 下圖 PUMA機(jī)器人的伺服控制系統(tǒng)構(gòu)成 Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 位置控制的基本結(jié)構(gòu) PUMA機(jī)器人的伺服控制結(jié)構(gòu) Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 單關(guān)節(jié)位置控制器 位置控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 具有力、位移、速度反饋 Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 單關(guān)節(jié)位置控制器 位置控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 控制器路徑點(diǎn)的獲取方式： （ 1）以數(shù)字形式輸入系統(tǒng)；若以直角坐標(biāo)給出，須計(jì)算獲 得其關(guān)節(jié)坐標(biāo)位置。 軌跡控制： 按關(guān)鍵點(diǎn)或軌跡進(jìn)行定位控制。 lmlmammmBBBJJJJBJT22??????????? ???Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 單關(guān)節(jié)位置控制器 單關(guān)節(jié)控制器的傳遞函數(shù) 因此可得其傳遞函數(shù)（同電樞控制直流伺服電機(jī)） ? ?)()()()(2IemmmmImmKkBRsBLJRJsLsKsVs??????)]()([)()()()()()(ttKtVtttttesdmmssd???????? ?????)]()([)()()()()()(ssKsVsssssEsdmmssd???????? ?????Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 單關(guān)節(jié)位置控制器 單關(guān)節(jié)控制器的傳遞函數(shù) Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 單關(guān)節(jié)位置控制器 單關(guān)節(jié)控制器的傳遞函數(shù) 其開環(huán)傳遞函數(shù)為： 因?yàn)椋? ，略去 Lm的項(xiàng)，簡(jiǎn)化上式為： ? ?)()()()(2IemmmmIsKkBRsBLJRJsLsKKsEs????????,mm RL ???? ?)()()(IemmIsKkBRJsRsKKsEs??????Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 單關(guān)節(jié)位置控制器 單關(guān)節(jié)控制器的傳遞函數(shù) 則其閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 這是一個(gè)典型的二階系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)。 r?ImrrmIn KJRKJRKK??????? 4,2/2???tetIrmmIteImKkKKBJRKJRKKKKkKBR//)/(12/)]([11?????????? ?1/ KK?Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 單關(guān)節(jié)位置控制器 控制參數(shù)確定與穩(wěn)態(tài)誤差 （ 2）穩(wěn)態(tài)誤差 根據(jù)控制理論，在控制系統(tǒng)框圖中，計(jì)算得到 E(s),即可得到系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)位置誤差、速度誤差和加速度誤差。 2）這時(shí)各關(guān)節(jié)的位置和速度會(huì)互相作用，因此，必須進(jìn)行附加補(bǔ)償。 ij kkjijkiaiijiji DqqDqJqDT ???? ? ??? ??616161??????Robotics 控制 機(jī)器人的位置控制 多關(guān)節(jié)位置控制器 Robotics 控制 機(jī)器人的柔順控制 柔性無剛性作用的運(yùn)動(dòng)控制。 Robotics 控制 機(jī)器人的柔順控制 被動(dòng)柔順和主動(dòng)柔順 被動(dòng)柔順 ：通過彈簧、消振器等機(jī)械結(jié)構(gòu)或通過改變機(jī)械操 作方式而使機(jī)器人與工作對(duì)象間產(chǎn)生相對(duì)柔性運(yùn)
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