混合输入机构实现给定轨迹的模糊控制

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1、2009年3月农业机械学报第40卷第3期混合输人机构实现给定轨迹的模糊控制*李仁军刘宏昭李鹏飞(西安理工大学机械与精密仪器工程学院，西安710048)【摘要】混合输入机构运转过程中，由于惯性力等因素的存在，恒速电动机会产生一定的速度波动，影响了输出运动轨迹的精度。针对混合输入机构中恒速电动机不可控的特点，提出了伺服电动机实时跟踪恒速电动机转速的控制策略。构建了混合输入机构控制平台，设计了伺服电动机对恒速电动机转速实时跟踪的模糊控制器，对恒速电动机的速度波动进行补偿，以保证精确实现给定轨迹。实验结果表明模糊控制器具有较高控制精度和稳定性。关键词：混合输入机构模糊控制器速度波动轨迹生成中图

2、分类号：THl12；TP273文献标识码：AHybridMachineforImplementingGivenTrajectorybyFuzzyControllerLiRenjunLiuHongzhaoLiPengfei(FacultyofMechanicalandPrecisionInstrumentEngineering，Xi’anUniversityofTechnology，Xi’an710048，China)AbstractBecauseofinertiaandchangingload，theangularvelocityfluctuationofconstantspeedmo

3、tor(CSM)wasgeneratedinhybridmechanism，andtheprecisionofoutputtrajectorywasreduced．ThecontrolstrategywhichappliesservomotortrackingvelocityofCSMwasputforward，forCSMwasuncontrollable．Thecontrolplatformofhybridmachinewaspresented．Thefuzzycontrollerwasdesignedbymeansofthecontrolscheme，andthevelocity

4、fluctuationwascompensatedforaccurateimplementationgiventr~ectory．Theresultofexperimentindicatesthatthefuzzycontrollerwasfeasibleandeffective．KeywordsHybridmachine，Fuzzycontroller，Velocityfluctuation，Trajectorygeneration波动，这种波动会严重影响机构的输出运动，因此在引言进行混合输入机构控制器设计时必须要考虑恒速电混合输入机构利用恒速电动机和伺服电动机共动机速度波动的影响。

5、文献[2～4]分别研究了“滑同驱动机构，以得到所需的输出运动。该类机构是模变结构+计算力矩法”“PC机+多轴运动控制介于传统单自由度机构和全伺服多自由度机构之间器”和“基于精确机电模型十飞轮”的控制系统。的新型机构，既有较好的刚度，又具有一定的柔本文给出混合输入机构控制平台的硬件结构方性[¨。案。提出变速电动机对恒速电动机转速实时跟踪的精确实现给定的运动轨迹是混合输入机构的重控制策略精确生成给定的输出运动轨迹，并给出控要功能，而对其进行有效的控制则是实现这一功能制系统原理图。设计伺服电动机对恒速电动机的转的关键因素。对混合输入机构进行控制，有2个难速进行实时跟踪的模糊控制器。点：一是其

6、动力学模型的高度非线性和强耦合，二是1混合输人机构控制平台恒速电动机自主运行，无法进行实时控制。在混合输入机构运行过程中，由于惯性力、负载的变化和摩以平面5R双曲柄机构为对象，进行混合输入擦等因素的存在，恒速电动机的速度会发生一定的机构控制研究。若已知各构件的质量m、杆长h、收稿日期：2008—09—28修回日期：2008—11一l0*国家自然科学基金资助项目(50575180)和西安理工大学优秀博士基金资助项目(207—210001)作者简介：李仁军，博士生，主要从事机构动力学、控制与检测研究．E—mail：lrjlunwen@163．corn200农业机械学报2009焦质心与其回转

7、轴的距离z和绕质心轴的转动惯量堡望皇卜_r]?·J，则应用简化模型法[]可得该机构的动力学方程。匝控制平台结构如图1所示，c点为轨迹输出点，构件0为机架，曲柄1由三相异步电动机+变频驱动器驱动做恒速运转，曲柄2由伺服电动机+伺服，f驱动器驱动，其运动实时可控。胶带轮5、6和胶带伺服电动机H系统动力学模型7组成胶带传动机构，胶带轮5与曲柄1同轴。编图2混合输入机构系统控制框图Fig．2Controldiagramofhybridmachinesy