机器人技术6讲控制.ppt

第五章 机器人控制 “控制”的目的 是使被控对象产生控制者所期望的行为方式 “控制”的基本条件是了解被控对象的特性 第五章 机器人控制 第五章 机器人控制 精确地知道被控对象的模型，并且这一模型在控制过程中保持不变 智能化的控制方式 模糊控制 推理控制 学习控制 神经网络控制 模糊神经网络控制 专家控制 PID控制 PID控制的基本原理 PID控制器参数对控制特性的影响 机器人单关节控制模型 PID 控制器中关节非线性补偿 PID控制器参数整定的一般规律 先调节 Kp, 至系统出现振荡,设此时比例增益为Kp’ 取Kp = Kp’/2, 逐渐增大Ki,直至出现振荡,记Ki’ 取Ki=Ki’/3, 调节Kd, 直至获得满意的系统特性 5.l机器人的基本控制原则 1．控制器分类 5.l机器人的基本控制原则 2．主要控制变量 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 3．主要控制层次 5.l机器人的基本控制原则 3．主要控制层次 5.l机器人的基本控制原则 3．主要控制层次 5.l机器人的基本控制原则 3．主要控制层次 5.l机器人的基本控制原则 3．主要控制层次 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.l机器人的基本控制原则 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 l．传递函数与等效方框图 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.2 机器人的位置控制 5.1.2伺服控制系统举例 3．滑阀控制液压传动系统 图5．5表示出一个简单的滑阀控制液压传动系统的结构框图。其中所用的控制阀为四通滑阀。 5.1.2伺服控制系统举例 3．滑阀控制液压传动系统 据液压传动原理，四通滑阀具有下列关系式 式中，Q1和Q2为控制滑阀的输出流量，即传动活塞的输入控制流量；Ps为液压源压力；P1和P2为油缸内两部分的液压；X为滑阀的输入位移；k1为增益。 5.1.2伺服控制系统举例 3．滑阀控制液压传动系统 令q1、q2、p1、p2和x表示在Q1、Q2、p1、p2和X条件下某一稳态位置变量，则可得滑阀液流方程 式中，c1为液流增益或灵敏度，c2为液流压力系数。它们可由稳态工作点求得。 5.1.2伺服控制系统举例 3．滑阀控制液压传动系统 从图5.5可知，P1和V1分别表示油缸左部的压力和体积，P2和V2则表示油缸右部的压力和体积。据图5.5可列出油缸左部的功能守恒表达式 式中， QL为活塞漏损流量， M1为油缸左部所储存的功能，而 dM1／dt则为功率变化。因为M1＝P1V1，所以有 5.1.2伺服控制系统举例 3．滑阀控制液压传动系统 令B表示流体的容体弹性模数，则 因为 dV1／dt＝AdY／dt，其中，Y为活塞的位移，A为活塞左侧面积。代入式（5.15）得 5.1.2伺服控制系统举例 3．滑阀控制液压传动系统 油缸的扰动方程如下 5.1.2伺服控制系统举例 3．滑阀控制液压传动系统 式中，qL为漏损扰动流量 其中，Lm为油液的漏损系数。 在活塞推力作用下，负载的运动方程式为： 式中，m和mp分别为负载质量和活塞质量， b为粘性摩擦系数。 联立以上方程，可得阀控油缸的开环传递函数为： 5.1.2伺服控制系统举例 3．滑阀控制液压传动系统 式中：?n为自然振荡角频率，?1为时间常数，?为阻尼系数。且： 5.1.2伺服控制系统举例 3．滑阀控制液压传动系统 从式（5．22）可知，此系统的开环传递函数等价于一积分环节与一个二阶环节的串联。再求整个传动系统