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第九次全国焊接会议论文集 弧焊机器人用数控变位机的双模控制研究 甘lⅢ工业火学樊丁姚洪杰陈剑虹 南京航空航天大学 周万坤 摘要本文以工业控制计掉机为控制器，在焊接窭位机的实州控制中，设计了一种基十模糊控制和 PID：2制加权合成的双模智能曲u目控制器。仿真年¨实验结果表明：系统取得丁满意的动、静态性能。 圭键词：交流伺服、双模智能协调控制器、焊接变位机 0 前言 奉文研究的数控焊接变位机是和弧焊机器人配套使用的，变位机由交流伺服电机驱 动。1诞据焊接工艺要求，变仿机要在360。范围内旋转、1100范围内倾斜，并可在任意位置 定饩-．且要保持迎度均匀、转动平稳，这就要求对电机实}亍速度、位置半f；j)环或闭环控制。 专统的控制方 法(r船Plu控制) 建立1，土对控制对象 数学模型精确描述 的基础上．因此对 变位矶的控制雉以 达±《理想的效果。 l仃智能控制方法如 模制抖空制则不需要 确知；盘控对象的精 确数‘、芦模型，它根 据操‘乍者的经验归 纳出{!制规则，米 模仿几脑的逻辑思 维推理和决策过程 图I 系统硬件结构框罔 2—640 第九次生国焊接会议论文集 这就为解扶变位机的控制问题提供了一条有效的途径。但模糊控制器的稳态精度不够，难 以满足弧焊机器人对定位精度的要求。因此本文设计了一种PID控制与模糊控制加权合成 的坝模智能协调控制器，并对其进行了研究。 1 系统组成 速度由伺服驱动单元中与交流电机配套的变频器实现闭环控制，而位置控制则由半闭 环系统实现。系统硬件如图1所示。三维正交编码与计数板将电机上的编码器的反馈值送 到主控计算机中，主控计掉机再通过运算输出控制量，经过D／A转换，送到伺服驱动单元。 另外还配置了开关量输入／输出模板，掉电保护模板及通讯模板，以充成其他辅助功能。 2 双模智能协调控制器的设计 位置控制采用双模智能协渊控制．既利川了模糊控制在误筹牧人时调节快的优点，义 利用r传统的PID控制在误差鞍小时惘节精度高的优势。控制器结构如图2所示。 片j作加权合成的模糊 关系由隶属度米描述。设 模糊控制器称为A，PID 控制器称为B，把误差大 小依次分成七个等级E= ·6，5，d，3，2。I，0l， 图2 双模智能协l捌拧制器 采用如下控制规则：当误差很大时，完全由A控制：误差很小时，先令田B控制：溟芹鞍 大时，A控制作用强些，B弱些：误莘较小时，B控制作用强些．A弱些。 隶属度的值取自由正态函教变化而来的S型函数”】。其表达式如F： 1一。一“ O≤X6 山(x)={1q-g— 1 x≥6 m(x)=1一m(x) 取a=0，4，并离散化 则得出在不吲误差域各控制器的作川强度，如F表所示 表l 两个控制器之间的加权值 2——64 第九次全旧蚪接仑汉论文集 3：{0 0 72 O B·：PID控制)0 e．，1G 0 46 80 2 1带智能积分和修正EI、的模糊控制措 为了消除静差，引入 琶积分，条化为： e。×△∽0}ic．1la。．。其中a。为预先设 定糙差伯，e，XAe。0≯暝差绝对伉朝增加的方向变化【=“。 采Hj带修止闶f的蟆阱}≯制器，以舵快调试速度，弥补由于经验不足而引起的数据处 对伊的大小呈线形变化有N：、可能的取他 惆掣u的取债，_J改变对误差e和误差变化率 36，∞：0 e(：。¨J加权值，从而调整『．n湖控制规则