排爆机器人稳定平台优化控制仿真研究.pdf

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1、第34卷第4期计算机仿真2017年04月文章编号：1006—9348(2017)04一0302一04排爆机器人稳定亚么▲十口优化控制仿真研究杜凯，张年松(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：针对稳定平台优化控制过程中，由于载体运动频率较高，扰动力矩影响较大，传统PID控制算法由于适应性不强，抗耦合性能弱等缺点，已不能满足排爆机器人稳定平台基本的控制要求，通过分析稳定平台的结构和工作原理，对传统算法进行改进，分别设计模糊控制器和神经网络PID控制器对稳定平台系统进行控制，并通过MATLAB及Sim

2、ulink工具箱进行仿真。结果表明，神经网络PID控制算法具有更好的动态性能和抗干扰性能，具有优于经典PID控制算法和模糊控制算法的控制效果，为排爆机器人的稳定作业提供了保证。关键词：稳定平台；模糊控制；优化控制；计算机仿真中图分类号：TP273文献标识码：BSimulationResearchonControloptimizationofStablePlatflormBasedonExplosiVe—HandlingRobotDUKai，ZHANGNian—song(Sch001ofMechanicalEngi

3、neering，NanjingUniversity《ScienceandTechn0109y，NanjingJiangsu210094，China)ABSTRACT：Intheprocessofoptimization“thestabilizedplatformcontml，whenahighfhquencyofcarriermo—tionandthelargedisturbancetorquec锄e，traditionalPIDalgorithmduetotheadaptabilityandthedisadva

4、ntageofweakperf0珊anceofanticouplingcannotmeettherequirementsofthebasiccontrolofEODmbot．Inviewofthedif．ficulties，throughtheanalysisofstabilizedplatfornl’sstmctureandworkingprinciple，toimpmvethetmditionalalgo—rithm，afuzzyneuralnetworkPIDcontmllerisdesignedandus

5、edtocontmlstableplatfbm8ystem．SimulationresultsinMATLABanditsSimulinktoolboxshowmatthefuzzyneuralnetworkPIDcontrolalgorithmhasbetterdynalllicped-o瑚anceandanti—jammingped．o瑚ancethantheclassicPIDcontrolalgorithmandfuzzycommlalgorithmofthecontrole如ct，whichcanpmv

6、idegu眦nteeforEODmbotworking．KEYWoRDS：Stabilizedplatfbm；Fuzzycontrol；Contmloptimization；Computersi咖lation1引言稳定平台优化控制可以使排爆机器人在拆除爆炸目标时，隔离载体干扰，基座始终保持水平，从而对潜在的危险爆炸物进行精确拆除。但由于载体倾斜和机械臂重心位置的改变，对稳定平台产生干扰力矩，使平台无法保持水平，从而导致排爆机器人无法精确地定位目标，抓举及拆除工作受到很大干扰。在双轴稳定平台中，载体干扰频率较大，加

7、之两个框架相对位置变化，引起两轴之间耦合关系，传统的控制方法已不能满足控制要求¨o。所以必须对传统的控制方法进行改进，以改善排爆机器人的稳定性能。稳定平台的控制是一种典型的伺服控制，为了解决稳定收稿日期：2016—06—13修回日期：2叭6一06—23—302一平台伺服系统中负载转矩和载体滚转角速度的变化，文献[2]提出一种单轴稳定平台永磁同步电动机滑模变结构控制方法，但是此种方法容易出现“抖振”现象，使控制系统不稳定。文献[3]针对六自由度并联平台单通道的数学模型，采用遗传算法对其进行优化控制，虽然遗传算法可以

8、处理非光滑甚至离散的问题，但是编码相对复杂，容易出现早熟现象。文献[4]针对武装机器人武器平台操控稳定性的应用需求，将模糊控制运用在武装机器人武器平台的稳定操控中，但是控制规则一旦确定，不能在线调整，而且由于不具有积分环节，因而稳态精度不高。基于以上各种算法的缺点，本文以某型号排爆机器人两轴陀螺稳定平台为研究对象，分析了稳定平台的结构和工作原理，建立了稳定回路数学模型，提