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机器人动力学前馈的陷阱

2018-08-26 18:32:25 网络整理 阅读:126 评论:0

原标题:机器人动力学前馈的陷阱动力学与人机交互控制,外骨骼 1.前言

机器人传统的位置控制主要还是基于三环PID反馈控制来实现的。这种策略的优势是操作员不需要对系统进行建模,仅通过参数调节即可获取优异的位置追踪响应性能,且PID控制器鲁棒性好,抗干扰能力强。因此目前这种三环串级式PID控制器成为机器人乃至整个自动化领域的主流选择。遗憾的事,我们无法从理论上严格证明PID控制器的稳定性,只是它好用,所以我们一直用它。

机器人动力学前馈的陷阱

2.动力学前馈

控制理论本质上是基于系统动力学理论及稳定性判据而诞生的学科。对于常见的串联型机器人的动力学方程,已很成熟(机器人动力学方程的四种形式)。因此近期越来越多的技术人员尝试将机器人动力学信息加入到控制器中。这其中最有效果的当属动力学前馈技术了,其基本原理是驱动器工作在CSP(周期性同步位置)模式下,控制器会同时往位置环发送位置指令和向电流环发送力矩前馈指令,而这里的力矩前馈指令就是依据动力学计算出来的。

机器人动力学前馈的陷阱

从控制原理上,加入力矩前馈性能是会变好的(浅显直观地解释机器人控制为什么需要动力学建模)。然而,我们不能太看轻PID控制器的能力了,通过这种串级式的控制,PID在位置控制的性能上,已炉火纯青;也就是说,原先PID控制器给出的性能基线已经很高了,仅仅是加入了动力学前馈,而其他方面未提高,最终控制器的性能不一定会得到提高,就好比木桶效应,仅加长了动力学这一块板,机器人木桶的盛水量并不能得到提高。

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