自适应控制在工业机器人中的应用

《自适应控制在工业机器人中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、自适应控制在工业机器人中的应用A深圳大学王■．江大学iiii甬祥丁2午2、【提要】采厣李雅普函数法，设计了一个信号综合形式的模型参考自适应控制器(MRAc)．该控制器算法倚易于微机实巍．文中出了部分实验结果．关建诃机器人I自适应控制模型参考微机实现，一、弓畜机器人动力学方程是一个强耦合、高非线性的多变量的二阶微分方程，是一个不易解决的复杂问题。由于载荷、摩擦等对机器人参数的影响，其动力学模型往往是难以预知的，随工况改变和环境变化而变化。常规的控制方法不能很好地解决系统特性参数有图1较大范围变化的不确定系统的控制问题。自适

2、应控制则根据不断测得的系统状态、性能或参数，比较当前若设参考模型的开环传递函数形式为。的运行指标与期望指标，改变控制器的结构，参数或m()=(2)根据自适应的规律来改变控制作用，以保证系统运行在最优或次优状态。．本文基于李雅酱诺夫函数法，以浙大液压研究所研制的喷漆机器人关节为对象，设计出了一个简单实用的信号综合形式的模型参考自适芷控制器，并通过实验验证其有效性。：’一=、MRAC系统的设计图1所示是我们的机器人关节电液位置伺服系统’原理图。·、．?理论分析和计算机在线辨识表明，图l所示的也则其单位反馈闭环传递函数为。液位

3、置伺服系统可用二阶传递函数来描述【l】；GS)=0(S)一旦!——，㈣丽．(1)月(S)⋯S+mS+BmU、U。r．f1∞，采用信号综合法的MRAC系统原理图见图2所·本项目得到国家教委开放实验室科学基金和国家示。’．、-七五重点科技攻关项目基金资胁．用其微分作用抵消系统中大惯性，然后按照典Ⅱ型数I12．5ms，f2=17．8ins；微分时间常数f3=系统方法设计。1．78ms，o=2Sms。'‘按上述方法设计后的系统，又以欠补偿的原则引三、实验结果入位置的一阶导数作为前馈信号，以提高实际系统在‘速度输入和加速度输入H的

4、控制精度。以茫双管舰炮随动系统为例，参数为：该系统配炮调试结果t静误差≤l密位，等速眼直流电动机t=7．5kW，AT．=3000r／面n，踪误差≤1密位，正弦信号跟踪误差≤2密位。图5．r一=10AI机电时间常数Tx=250msI过载倍数=3是部分动态响曲线。脉宽调制放大器调制颠率～2000Hz~速度反馈系数a0．O03V／r／min。‘。～参考文献～加速度d为J。／s。【l】王离九。电力拖动控制系统．华中理工大学出版根据式(7)算得，=0．035V／密位社．1991【2】王永初．最佳控制系统设计基础，科学出版社．PID

5、调节器按典型Ⅱ型系统选择参数，积分时间常1980‘电气自动亿1~,94年第5期·机器人技术·9其微分方程为则：“B2{击(c0m+’_百m+Bmem}B，1矗月．(【1I)Ji~1对象的开环传递函数见式(1)。由图2，可调系统的微分方程为t×圯·告c]}0，+，，~Bp(R—Op+)(5)[0i∑一一B]+2Bme；令广义误差e=0一0j,则由式(d)，式(5)得l-1’+m占+Bm=(Bm—B，)月+(，一A椭)6p+(B，一Bm)Op—Bpu(6)+z荟．1l{古c+c．c．岳]}若选择自适应律为t“=于(尺．：0，

6、)+K2，一2Am2+2；荟·01柏+z荟l0t{击’(则t●+c．-~TOa,)]}一-昼+；+Be=∑．i一1为使上式负定选择。式中。9l=(R—e一B西一C·舌()-(11)Xl=(Bm—B，一B，K1)g

7、=a，))(贝IJI=一2(i)2C．∑()。<0(12)XI=(，一m—B，I)i·1式由．C．0选择李雅普诺夫函数为·更fJ由式(9)得自适应律为。K1Bt"i(R)I+e’+荟击(c面)I>0-0，)dt+Cti(R一0，)+Kt(0)-v式中，>0，且>0(10)KIBI+C：，+Kl(0)(13)J●

8、式中t西，C．≥0(‘=1，2)由此，按上述原理构成的MRAC原理框图如图§所示。将式(13)以采样时间离散化得。Pt(k)=()I-R(k)一0，)]Sl(k)=Sl(k—1)+BlTPl()Kl(k)=Sl(k)+ClPt(k)PI(k)=(k)t，(k)SI(Ic)=S0(k一1)-t-BIT，PI(I‘)KI(k)=SI(k)+CI(k)(1丑，上式审；(k)，，(k)为微分项，直接数字微分会弓f入干扰噪声，为此采用不完全微分法计算，即0m(k)；qaOm(k—1)+qI[(0m(k)一0(Ic—1)3／T，(1

9、S)0，(Ic)=口le，(1c—1)4-口lL(e，CIc)，一0，(—J)lIT．(16)l(k)=0(k)一0，(k)(17)式中lqhqI为常数，且qt+口l；1三，实验装置躅3为验证控制效果，本文以浙大液压研lo·机器人技术·‘电气自动亿1994年第5期．实验衷睨，本文介绍的MRAC控制器能显著提高机器人备