驾驶机器人油门机械腿控制模型的建立.pdfVIP

学兔兔 第3期 (总第1 54期) 机 械 工 程 与 自动 化 NO．3 2OO9年 6月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUToMAT10N Jun． 文章编号：1672—6413(2O09)03一O043—03 驾驶机器人油门机械腿控制模型的建立 孙运平，牛志刚 (太原理工大学 机械工程学院，山西 太原 O3OO24) 摘要：建立了描述驾驶机器人油门机械腿动态物理规律的数学模型，得出了控制系统的传递函数，采用PID控 制方法设计了系统的控制器。采用临界比例度法初步确定PID控制器的参数．然后根据初步确定的参数利用 Simu1ink对控制系统进行仿真，观察仿真结果进一步调整并确定PID控制器的参数。 关键词：驾驶机器人；直流伺服电机；控制模型；PID 中图分类号：TP242．3 文献标识码：A 0 弓l言 能要求：①启动、停止和反向均能连续有效地进行，具 汽车驾驶机器人是在底盘测功机的汽车试验中代 有良好的响应特性；②正转、反转时的特性相同，且 替驾驶员进行操作的工业机器人I】]。驾驶机器人的执 运行稳定；③具有良好的抗干扰能力．体积小、重量 行机构主要由油门机械腿、制动机械腿、离合器机械 轻；④维修容易．不用保养。结合机器人本身的性能 腿、换档机械手等组成。本文主要建立油门机械腿的 要求、自身重量、传动机构特点等因素，选择直流伺 控制模型。为了对油门机械腿进行控制研究，首先根 服驱动电机。 据系统中驱动电机的物理规律，列出描述该环节动态 图2是具有减速齿轮和旋转负载的直流电动机伺 服传动的等效电路图。图2中，伺服电机的参数规定 过程的微分方程，组成系统的动态结构方框图，从而 如下：z“ 、 为电枢回路的电压与电流；L 、尺 为电 求出电机控制系统的传递函数；然后，根据PID控制 枢回路的电感与电阻；，一，、 ，为励磁回路的电阻与电 方法设计控制器，并采用临界比例度法确定控制器的 感；“八 ，为励磁回路的电压与电流； 、 为电枢 参数。 转子角位移与角速度； 、 ，为电机转子转动惯量及 1 油门机械腿伺服控制系统模型的建立 粘滞摩擦系数；是 为电动机的转矩常数； 、 为负载 油门机械腿的主要功能是模仿人腿功能操作油 角位移和转速； 为减速比， 一 ， ／口 ；． 为负载 门．实现油门的下踏和回收，从而实现从一车速到另 转动惯量和负载粘滞摩擦系数。 一 车速的加速、恒速和减速的操作。油门机械腿结构 由电枢回路得： 简图见图1。油门机械腿前部的油门踏板夹板直接套 “ 一 +R ， +E 。 ………………… (1) 接在试验车辆的油门踏板上，电机控制信号控制伺服 电机通过齿轮减速来传递扭矩，以便驱动油门机械腿 E一是