论文：弯曲木加工机器人柔性臂的控制策略研究

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5、，非线性，模糊控制压缩弯曲木是丹麦木制品研究所发明的一种木材弯曲的新方法，这种工艺是在高温高压处理完木材后，将木材沿轴向加压，使木材产生轴向预变形，这样压缩后的弯曲木在进行常温常压变形处理时，可以进行任意形状的弯曲。因为早期的弯曲木加工系统不具备弯曲任意弯曲木中心曲线的功能，只能采用模具解决曲线弯曲成型的问题。由于家具生产批量的日趋单件化，直接用模具加工的代价越来越大。利用机器人通过计算机控制，可以弯曲出设计的曲线。但在弯曲的过程中由于木材的特性，必须采用合理的控制方法才可以将木材进行大变形弯曲，弯曲成我们设

6、计的形状，而不出现劈裂。1机器人柔性臂的非线性控制方法的研究最简单的一种控制器是目前大多数工业机器人应用PID控制器，柔性臂的非线性控制研究就是在它的基础上进行的。这种PID控制器的缺点就是缺乏全局渐进稳定性，因而有的学者提出了PD控制加力补偿或加期望力补偿的非线性控制器，理论上可以克服这一缺点。实际上，由于与力有关的负载等参数是多变的，因而它的应用受到了限制。针对上述问题，受ES（Energy-shaping）方法和被动性原理的启发，又出现了由饱和、比例微分（SP－D）线性反馈环节加比例积分（PI）非线性反

7、馈环节构成的控制器。该控制器在一定的多数范围内可使闭环系统保持全局渐近稳定。后来，RafaelKelly在此基础上又提出了另一种PD加非线性积分环节的控制器，并根据Lyapunov直接法和Lasalk不变原理证明了系统的稳定性。最近十多年来，“谐波驱动”的应用提高了电力传动的效率，但同时关节柔性也使机器人的跟踪性能降低，甚至影响系统的闭环稳定性，于是许多学者又先后使用SP（SingdarPertur－bation）法、ES法及BackstePPing法对其它的非线性控制器进行了研究。SP法首先被Spong应用

8、于柔性臂，他给出了与刚性臂同维的降阶模型，同时考虑了关节柔性的影响。根据此模型，他提出了一个校正器来补偿关节的柔性，因此，Spong的柔性臂控制器由刚性控制器和柔性补偿器组成。ES法是由Takegaki和Arimoto提出的，Lozano与Brogliato将其改进后应用于柔性关节机器人（FJR），后来Ortega和EsPinosa总结其公式。随着控制理论的发展，一些学者在假定机械手参数确定的情况下