開放式機(jī)器人力控制系統(tǒng)及先進(jìn)力控制策略的研究.pdf

1、為了方便對機(jī)器人力控制算法和力控系統(tǒng)的研究,促進(jìn)力控系統(tǒng)的應(yīng)用推廣,該文對開放結(jié)構(gòu)機(jī)器人力/位控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,建立了一個(gè)開放式的機(jī)器人力控制研究平臺(tái).提出了一種基于單處理器模式的開放式機(jī)器人力位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并在一個(gè)SCARA型操作臂上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可在Windows NT平臺(tái)下運(yùn)行的開放式工業(yè)機(jī)器人力/位控制系統(tǒng):ORRFMC1.系統(tǒng)的硬件平臺(tái)采用了通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī),控制核心在RTX下運(yùn)行,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有良好的實(shí)時(shí)性、開放性和可

2、擴(kuò)展性.該平臺(tái)已經(jīng)具備一個(gè)完整的機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)所具有的功能,為先進(jìn)機(jī)器人力控制算法的研究提供了一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái).在基于位置的顯式力控制框架的基礎(chǔ)上提出了一種新型模糊灰色預(yù)測混合力控制策略.采用灰色預(yù)測對將來的接觸力進(jìn)行預(yù)測,通過模糊增益調(diào)節(jié)器將預(yù)測的接觸力誤差和實(shí)際的接觸力誤差進(jìn)行綜合,得到一個(gè)綜合接觸力誤差,并用于力反饋控制.仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提出的控制方案具有比常規(guī)的PI力控制更好的動(dòng)態(tài)性能.而且當(dāng)環(huán)境發(fā)生突然改變或受到干擾時(shí)

3、,所提出的控制方案可以快速使接觸力恢復(fù)到設(shè)定值且不產(chǎn)生超調(diào),具有更好的魯棒性和抗干擾性.該文首次將Takagi-Sugeno模糊模型預(yù)測控制應(yīng)用于機(jī)器人力控制中,并采用內(nèi)?？刂平Y(jié)構(gòu),提高了控制系統(tǒng)的魯棒性.可根據(jù)任務(wù)的要求和環(huán)境的特點(diǎn)來靈活的選用T-S模糊模型的結(jié)構(gòu)和控制變量,既可以對機(jī)器人和環(huán)境的非線性特性進(jìn)行建模,也可以將環(huán)境的物理和幾何特性結(jié)合起來進(jìn)行建模,使控制器可以更好的適應(yīng)環(huán)境特性.仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,模糊模型預(yù)測力控制具有

4、良好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能,可以基本消除響應(yīng)滯后,實(shí)現(xiàn)無滯后跟蹤.為了使控制器適應(yīng)環(huán)境變化的情況,提出一種基于T-S模糊模型預(yù)測控制的機(jī)器人自適應(yīng)力控制策略,可對模型進(jìn)行在線更新,在環(huán)境出現(xiàn)改變或系統(tǒng)受到外部干擾時(shí),仍然可以達(dá)到良好的控制性能.針對現(xiàn)有T-S模糊模型自適應(yīng)方法適用范圍的限制,提出一種T-S模糊模型綜合自適應(yīng)方法,可根據(jù)當(dāng)前模型的精度來自動(dòng)選擇相應(yīng)的模型更新方法.仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該文提出的機(jī)器人自適應(yīng)力控制策略對環(huán)境特性具有