《机器人线性控制》PPT课件

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1、taskSetofpointsinCartesianspaceSetofpointsinjointspaceTrajectorygeneratorinjointspaceTrajectorygeneratorinCatesianspaceconvertorControlsystemSpatialdescriptionkinematicssmoothfunctionforinterpolatingKinematicsJacobiansdynamicskinematicsJacobians第九章机器人的线性控制概述线性控制仅适用于能够用线性微分方程进行数学建模的系统.第九章机器人的

2、线性控制概述Wewillmodelamanipulatorasamechanismthatisinstrumentedwithsensorsateachjointtomeasurethejointangleandhasanactuatorateachjointtoapplyatorqueontheneighboringlink.Sometimesvelocitysensors(tachometers)arealsopresentatthejoints.Wewishtocausethemanipulatorjointstofollowprescribedpositiontraje

3、ctories,buttheactuatorsarecommandedintermsoftorque,sowemustusesomekindofcontrolsystemtocomputeappropriateactuatorcommandsthatwillrealizethisdesiredmotion.第九章机器人的线性控制§9.1反馈与闭环控制1.开环控制1由轨迹生成器给定关节角、关节角速度、关节角加速度2用指定模型计算所需要的扭矩:如果模型是完备和精确的，且没有噪声或者其它干扰存在，上式即可实现期望轨迹.TrajectorygeneratorDynamicsRobot第八

4、章机器人的线性控制§9.1反馈与闭环控制Imperfectioninthedynamicmodelandtheinevitablepresenceofdisturbancesmakesuchaschemeimpracticalforuseinrealapplications.Suchacontroltechniqueistermedanopen-loopscheme,becausethereisnousemadeofthefeedbackfromjointsensors.2.闭环系统建立高性能的控制系统的唯一方法就是利用关节传感器的反馈.伺服误差:Thecontrolsystem

5、canthencomputetorqueoftheactuatorsassomefunctionoftheservoerror.Thebasicideaistocomputeactuatortorquesthatwouldtendtoreduceservoerrors.第九章机器人的线性控制§9.1反馈与闭环控制利用反馈的控制系统称为闭环系统.一个好的控制系所应该具备的功能：这个系统应该是一个稳定的系统.保证闭环系统的性能满足要求.第九章机器人的线性控制§9.1反馈与闭环控制1.二阶线性系统由质量块的受力图得到运动方程:特征方程:方程的根:第九章机器人的线性控制§9.2二阶线性系

6、统一种描述二阶振动系统的两个参数是阻尼比（dampingratio）and固有频率（naturalfrequency）:对于有阻尼的质量-弹簧系统，阻尼比和固有频率分别为:当无阻尼时(),阻尼比为0;对于临界阻尼(),阻尼比是1.第九章机器人的线性控制§9.2二阶线性系统衰减系数阻尼振荡频率过阻尼(两个不等实根):主要受摩擦影响，缓慢回到平衡位置.欠阻尼(复根):弹性力影响，出现振荡.临界阻尼(相等实根):此时摩擦力与弹性力平衡，系统以最短时间回到平衡位置.第九章机器人的线性控制§9.2二阶线性系统时域特征指标Risetime上升时间Settlingtime第九章机器人的线性控制

7、§9.2二阶线性系统2.二阶系统的控制Designacontrollersothatthesystemhassomedesiredcharacteristics.Typicalobjectives:稳定:stabilizethesyatem.位置校正:regulatethesystemaboutsomedesignpoint.轨迹跟踪:followagivenclassofcommandsignals.抗干扰:reduceresponsetodisturbances.第九章机器人