预见控制在装配机器人上的应用研究.pdfVIP

维普资讯 北京石油化工学院学报 第 15卷 第 2期 Vo1．15 NO．2 JournalofBeijingInstituteof 2007年 6月 Jun．2007 Petro—chemicalTechnology 预见控制在装配机器人上的应用研究 任国芳 凌红军 王军辉 (辽河油 田，盘锦 124010) 摘 要 为了提高装配机器人控制系统的动态性能，依据交流永磁 同步 电机矢量控制模型， 从预见控制的思想出发 ，提 出了一种在原有 PID基础上外加预见前馈补偿 的控制方法 ，这种控制方法 的 前馈补偿项取未来几项 目标值一阶差值 的线形组合 ，并仿真验证 了该控制方法对提高系统跟踪性能的 有效性和简单可行性 。 关 键 词 装配机器人 ；交流永磁同步电机 ；预见控制 中图法分类号 TP273 装配机器人是一种用于完成特定的搬运或 笔者从 已有的控制模型结构出发，在不改变原 装配任务的机器人 。其特殊的用途要求其运动 有 PID系统总体结构的基础上，利用预见控制 必须满足以下要求 ：一是高速运行 ，二是平稳无 的思想，增加一前馈补偿项 ，补偿量取未来几项 振动 ，三是高精度。装配机器人 的工作方式是 目标值一阶差值 的线性组合，从而提 出了PID 先示教基准位置 ，然后规划各轴运动 ，各轴按给 加预见前馈补偿的复合控制方法 ，并仿真验证 定的运动轨迹进行运动 。也就是说 ，装配机器 了该控制方法对提高系统跟踪性能的有效性和 人是已知 目标轨迹的控制运动。这样的系统从 简单可行性 。 跟踪误差的角度来评价系统的动态性能更具有 1 预见控制理论 实际意义。 PID(Proportion，Integral，Dif-ferenfia1)控制 1．1 预见伺服系统结构[5 是工业控制中最常用的方法 。由于具有结构简 预见伺服系统如图 1所示 ，它是在普通伺 单、稳定性好 、可靠性高等优点，使其运用非常广 服系统的基础上附加了使用未来信息的前馈补 泛。同时，为进一步提高控制系统 的动静态性 偿后构成 的。在 目标值 已知的情况下，利用未 能，发挥原有PID的优点，一些和 PID相结合 的 来 目标值进行前馈补偿 ，可有效提高系统的跟 复合控制方法在现代得到了研究应用。 踪性能。 预见控制是一种适用于对未来信息 已知或 部分 已知的跟踪控制。在机器人 、数控机床等 领域得到了广泛应用 。预见控制思想源于 T B．Sheridan1966年提出的三种预见控制的模 型Ⅲ】]。它通常在原有闭环系统中利用未来信息 1 预见伺服系统结构 进行前馈补偿 ，从而改变系统的动态跟踪性能 。 预见控制 的基本思想是不仅考察系统过去 预见控制通常的研究应用都是从状态方程 和现在的 目标值 ，也考察未来 的目标值 ，综合地 出发Ⅲ2]，基于最优控制理论来设计计算 ，结构 减小控制量与 目标值 的偏差 。预见控制 的结构 上是最优反馈基本控制 回路 ，利用未来信息的 简单 ，从本质上说，它是一种前馈补偿控制 ，由 方式是补偿量取未来几项 目标值的线性组合。 于综合了未来信息，故获得了更好 的控制性能． 系统性能指标 由评价 函数来表征，其评价 收稿 日期