開放式機器人力控制系統(tǒng)及先進力控制策略的研究.pdf

1、為了方便對機器人力控制算法和力控系統(tǒng)的研究,促進力控系統(tǒng)的應用推廣,該文對開放結構機器人力/位控制系統(tǒng)的結構進行研究,建立了一個開放式的機器人力控制研究平臺.提出了一種基于單處理器模式的開放式機器人力位控制系統(tǒng)結構,并在一個SCARA型操作臂上實現(xiàn)了一個可在Windows NT平臺下運行的開放式工業(yè)機器人力/位控制系統(tǒng):ORRFMC1.系統(tǒng)的硬件平臺采用了通用的工業(yè)控制計算機,控制核心在RTX下運行,系統(tǒng)結構具有良好的實時性、開放性和可

2、擴展性.該平臺已經(jīng)具備一個完整的機器人應用系統(tǒng)所具有的功能,為先進機器人力控制算法的研究提供了一個良好的實驗平臺.在基于位置的顯式力控制框架的基礎上提出了一種新型模糊灰色預測混合力控制策略.采用灰色預測對將來的接觸力進行預測,通過模糊增益調節(jié)器將預測的接觸力誤差和實際的接觸力誤差進行綜合,得到一個綜合接觸力誤差,并用于力反饋控制.仿真和實驗結果表明,所提出的控制方案具有比常規(guī)的PI力控制更好的動態(tài)性能.而且當環(huán)境發(fā)生突然改變或受到干擾時

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

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