关于气动机械手夹持力系统H∞控制器设计.pdf

2012年 11月 机床与液压 NOV．2012 第4O卷 第2l期 MACHINET00L HYDRAULICS Vo1．40No．21 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．21．032 基于气动机械手夹持力系统的H 控制器设计 袁锐波，龙威 ，易鹏 ，巴少男 (昆明A_z-大学机 电工程学院，云南昆明650093) 摘要：介绍气动机械手夹持力控制系统的工作原理，建立气动机械手夹持力控制系统的数学模型；针对 目前机械手夹 持力控制的各种不确定性因素 ，设计了H }昆合灵敏度控制器，并对其控制效果进行仿真分析。结果证明：控制器能够满 足设计需要，并具有灵活的扩展性。 关键词：气动机械手；夹持力；H 控制器 中图分类号：TH138 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2012)21—120—3 DesignofH ControllerforClampingForceSystem ofPneumaticM anipulator YUAN Ruibo，LONGWei，YIPeng，BA Shaonan (FacultyofMechanicalandElectricalEngineering，KunmingUniversityofScienceand Technology，KunmingYunnan650093，China) Abstract：Theworkingprincipleofclampingforcecontrolsystem ofapneumaticmanipulatorwasintroduced． Itsmathematical modelwasestablished．Becausetherewereavarietyofuncertain~ctom oncontrolsystem ofpneumaticmanipulatorclampingforce，a H mixedsensitivitycontrollerwasdesignednadasimulationforitscontroleffectwasmade．Theresultsindicatethatthecontroller canmeettherequirementsandhasflexiblescalba ility． Keywords：Pneumaticmanipulator；Clampingforce；H controller 早期的机械手一般采用传统的PID控制 ，由于机 械手往往具有较大的传递 比，在轨迹跟踪精度要求不 高的情况下，可以忽略机械手动力学的影响。但随着 现代工业的高速发展和科学技术的不断进步，机械手 完成的任务也越来越复杂，特别在高精度和快速运动 的场合 ，对机械手工作效率和控制精度的要求已发生 了质的变化。传统控制已远远满足不了要求 ，由于其 外部扰动和未建模动态等影响，必须在综合考虑机械 手的不确定性情况下，设计机械手的控制策 。 基于以上原因，文 中引人 H 鲁棒控制理论设计 气动机械手夹持力的控制器 ，大大降低了各种不确定 性因素对精确控制造成的影响。 图1 气动机械手夹持力控制系统 1 气动机械手夹持力控制系统工作原理 式中：Ki为电磁铁 比例系数 (N／A)； 为输入 电流 气动机械手夹持力控制系统如图1所示 ，当手指 (A)；m为阀芯质量 (kg)； 为阀芯位移 (m)； 夹持物体时，触觉传感器发出力反馈信号给控制器 ； 为弹簧弹性系数 (N／m)；A为反馈腔端面积 (m )； 控制器发出指令信号控制电一气比例压力阀，通过 比