第12讲控制 5.l机器人的基本控制原则 机器人教学课件.pptVIP

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 5.2.1 直流传动系统的建模 在研究机械手的位置控制器之前，首先建立直流电动机伺服控制系统的数学模型。 图5．7表示具有减速齿轮和旋转负载的直流电动机工作原理图。 5.2.1 直流传动系统的建模 5.2.1 直流传动系统的建模 5.2.1 直流传动系统的建模 2 直流电动机的转速调整 图5.10表示一个励磁控制直流电动机的闭环位置控制结构图。 5.2.1 直流传动系统的建模 从稳定性和精度的观点看，要获得满意的伺服传动性能，必须在伺服电路内引入补偿网络。 5.2.2 位置控制的基本结构 1．基本控制结构 许多机器人的作业是控制机械手末端工具的位置和姿态，以实现点到点的控制(PTP控制，如搬运、点焊机器人)或连续路径的控制（CP控制，如弧焊、喷漆机器人）。因此实现机器人的位置控制是机器人的最基本的控制任务 5.2.2 位置控制的基本结构 机器人位置控制有时也称位姿控制或轨迹控制。对于有些作业，如装配、研磨等，只有位置控制是不够的．还需要力控制。 机器人的位置控制结构主要有两种形式，即关节空间控制结构和直角坐标空间控制结构，分别见图5.11（a）和（b）所示。 5.2.2 位置控制的基本结构 * 5.1.1 基本控制原则 本节将讨论工业机器人常用控制器的基本控制原则及控制器的设计问题。从关节（或连杆）角度看，可把工业机器人的控制器分为单关节（连杆）控制器和多关节（连杆）控制器两种。对于前者，设计时应考虑稳态误差的补偿问题；对于后者，则应首先考虑耦合惯量的补偿问题。 5.1.1 基本控制原则 图5．1表示一台机器人的各关节控制变量。如果要抓起工件A，那么就必须知道夹手在任何时刻相对于A的状态，包括位置、姿态和开闭状态等。工件A的位置是由它所在工作台的一组坐标轴给出的。这组坐标轴叫做任务轴。末端执行装置的状态是由这组坐标轴的许多数值或参数表示的，而这些参数是矢量X的分量。我们的任务就是要控制矢量X随时间变化的情况，即X（t），它表示末端执行装置在空间的实时位置。只有当关节?1至?6移动时，X才变化。我们用矢量?（t）来表示关节变量?1至?6。 5.1.1 基本控制原则 图5．2表示机器人的主要控制层次。从图可见，它主要分为三个控制级，即人工智能级、控制模式级和伺服系统级。现对它们进一步讨论如下。 5.1.1 基本控制原则 （1）第一级：人工智能级 如果命令一台机器人去“把工件A取过来”，那么如何执行这个任务呢；首先必须确定，该命令的成功执行至少是由于机器人能为该指令产生矢量X（t）。X（t）表示末端执行装置相对工件A的运动。它还表示机器人所具有的指令和产生矢量X（t）以及这两者间的关系，是建立第一级（即最高级）控制的工作。它包括与人工智能有关的所有可能问题：如词汇和自然语言理解、规划的产生以及任务描述等。 5.1.1 基本控制原则 （2）第二级：控制模式级 在工业上一般不采用复杂的模型，而采用两种控制模型。这些控制模型是以稳态理论为基础的，即认为机器人在运动过程中依次通过一些平衡状态。这两种模型分别称为几何模型和运动模型。前者利用