機器人控制技術-資料下載頁

　　

【正文】 ??? ),(),(),( 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動伺服指令的生成 軌跡規劃的實現過程 （ 2） CP下的軌跡規劃 第一步：連續軌跡離散化 根據以上計算，最終 可得離散點 n處的位姿為： A B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ???????10nnnpRM? 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動伺服指令的生成 軌跡規劃的實現過程 （ 2） CP下的軌跡規劃 第二步： PTP下的軌跡規劃 有了各個離散點處的位姿，就可以用 PTP下的軌跡規劃實現方法，從而完成 CP下的軌跡規劃。至此，在直角坐標空間中兩點之間連續路徑的軌跡規劃就全部完成了。 A B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動的伺服控制 多關節的工業機器人控制系統往往可以分解成若干個帶耦合的單關節控制系統。如果耦合是弱耦合，則每個關節的控制可近似為獨立的，看成是每個關節由一個簡單的伺服系統單獨驅動。 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動的伺服控制 機器人關節運動的伺服指令生成以后，就要采用一定的控制算法對關節的運動進行伺服控制，常用的控制方法有以下幾種： 基于前饋和反饋的計算力矩的控制方法 注意：前饋指的是加速度，反饋指的是速度和位移。 已知多自由度機器人的動力學模型為： 且各項 均可精確計算。 )(),()()( qGqqHqqDt ??? ???? 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動的伺服控制 基于前饋和反饋的計算力矩的控制方法 具有前饋補償的 閉環伺服系統的性能 取決于本體和控制對 象的動力學模型的估 算準確性。當得不到 準確的動力學模型或 是環境變動超出系統 反饋補償范圍時，控 制性能就會改變。 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動的伺服控制 基于前饋和反饋的計算力矩的控制方法 選取控制規律為： 式中， —— 關節控制的輸入力（矩）向量； —— 關節速度誤差反饋系數； —— 關節位置誤差反饋系數； —— 希望跟蹤的關節速度和位移； —— 實際的關節速度和位移。 )(),()]()()[()( qGqqHqqkqqkqqDt uuepeveuu ??????? ??????)(tu?vkpkee qq ,?qq,? 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動的伺服控制 基于前饋和反饋的計算力矩的控制方法 假定選取 ，則有： 由于慣性矩陣 可逆，所以可得誤差微分方程為： 式中， —— 關節位移誤差； 分別為關節速度和加速度的誤差。只要選取合適的 和 值，就可使關節變量的各項誤差漸趨于零。 )(),( tete ???)()()。,(),()。()( qGqGqqHqqHqDqD uuu ??? ??)]()())[(()()( qqkqqkqqqDtt epeveu ??????? ????????)(qD0)()()( ??? tektekte pv ???)()( qqte e ??vkpk 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動的伺服控制 基于前饋和反饋的計算力矩的控制方法 這種控制方法是基于關節變量加速度的前饋和速度、位移誤差的反饋以及對耦合力項和重力項的補償而實現的，其考慮的主要是位移和速度的誤差對慣性力項的影響，所以適合于低速、重載的機器人。 它的缺點是計算 的工作量大，且控制的精度主要依賴于機器人動力學模型的精確度。 )(),()( qGqqHqD 、 ? 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動的伺服控制 線性多變量控制方法 線性多變量控制方法是利用機器人在工作點 p0 附近的線性模型工作的。 對任一多自由度機器人，其在工作點處的初始關節控制力（矩）向量與該點處對應的關節位移、速度和加速度之間的動力學模型為： )(),()()( 000000 qGqqHqqDt ??? ???? 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動的伺服控制 線性多變量控制方法 當機器人在工作點處有一微小擾動時，上述動力學模型就變為： 式中， —— 關節控制輸入力（矩）的微小變化； —— 關節位移的微小變化； —— 關節速度的微小變化； —— 關節加速度的微小變化。 )(),())(()(000000qqGqqqqHqqqqDt??????????????? ??????????q?q??q??? 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動的伺服控制 線性多變量控制方法 在工作點附近應用臺勞級數將 和 展開，并忽略展開式中 及 的二階及二階以上的各次高階項，且假定它們足夠小，則上式可改寫為： ),( 00 qqqqH ???? ??)( 0 qqG ?? q? q??qqGqGqqHqqHqqHqqqDtppp??????????????????????000)(),())(()(000000????????? 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動的伺服控制 線性多變量控制方法 若令 則得： 該式即為機器人在工作點附近的增量線性定常模型。 000,),( 0 ppp qGqHCqHBqDA ?????????? ? qCqBqA ?????????? ???? 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動的伺服控制 線性多變量控制方法 若再令 、 、 則得： 對耦合線性定常微分方程應用以下的反饋控制律： 式中， —— 關節位移誤差； —— 關節速度誤差； )(tqq ?? )(tqq ?? ?? )(tqq ???? ?? )()()()( tCqtqBtqAt ???? ????)()()( tektekt pv ?? ??)()( qqte e ??)()( qqte e ??? ??ee qq ,?qq,? —— 反饋的關節速度和位移； —— 設定的關節速度和位移。 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動的伺服控制 線性多變量控制方法 對控制律兩邊求拉普拉氏變換可得 則其傳遞函數為： 由此可以看出，線性多變量控制選用的是一個比例微分 （ PD） 控制器，其考慮的主要是位移和速度的誤差對耦合力項和重力項的影響，所以適合于高速、輕載機器人的控制。 )()()( seksesks pv ??????pv ksksG ??)( 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動的伺服控制 自適應控制 自適應控制就是指機器人根據傳感器對外界環境和對象物的感知，利用人工智能中的各種學習、推理和決策技術，對外界信息進行準確處理，然后對自己行為作出自主決策以自動地完成任務的控制方式。 運動控制 機器人及其控制原理 2022年 8月 26日 1時 43分 第 4章 機器人控制技術 關節運動的伺服控制 自適應控制 理想自適應控制是 在基于模型控制的基礎 上，增添自適應控制規 律，不斷觀測機器人各 個關節的狀態和伺服誤 差，驅動自適應算法，重新調整或更新非線性模型參數，直至伺服誤差消失為止。由此可見，這種控制方法對機器人控制系統的動態性能具有自我調整功能，并且可以達到全局的穩定。 運動控制 機器