擬人機(jī)器人上肢多關(guān)節(jié)控制參數(shù)整定
1.4 電機(jī)數(shù)學(xué)模型的參數(shù)確定
從前面的理論分析得到了一個(gè)電機(jī)的開(kāi)環(huán)控制時(shí)域模型,可以將實(shí)際測(cè)量得到的電機(jī)的開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)代入式(1),求出電機(jī)模型中的參數(shù)a,b,c。其中a=522 284.126 112 083;b=1 282.297 371 441;c=0.084 348 857;從而得到新的曲線(xiàn),如圖3所示,為便于比較同時(shí)繪出了
電機(jī)實(shí)際響應(yīng)曲線(xiàn)。
由圖3可看出理論計(jì)算得到的曲線(xiàn)與電機(jī)實(shí)際曲線(xiàn)的擬合度非常好,說(shuō)明采用式(1)作為電機(jī)開(kāi)環(huán)函數(shù)完全可行。控制參數(shù):a=522 28 4.126 112 083;b=1 282.297 371 441;c=0.084 348 857可以作為電機(jī)的仿真參數(shù)。因此擬人機(jī)器人手部電機(jī)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)函數(shù)為:
2 電機(jī)PID閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真
從以上分析可以看出,電機(jī)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)很容易受到干擾。因此在開(kāi)環(huán)的基礎(chǔ)上,考慮構(gòu)造電機(jī)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于PD控制系統(tǒng)存在靜差,PI控制系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng),DI控制系統(tǒng)穩(wěn)定性不好,鑒于此,下面考慮PID控制,其系統(tǒng)仿真模型如圖4所示。
該系統(tǒng)的控制效果基本上令人滿(mǎn)意,圖5是部分控制效果模擬。
由此可見(jiàn),PID控制很好地結(jié)合了PI、PD控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),避免了他們的缺陷,使系統(tǒng)最終獲得了很高的控制精度、更快的響應(yīng)速度、更突出的控制穩(wěn)定性,因此最終選擇PID作為機(jī)器人上肢DC電機(jī)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)比可以看出,該系統(tǒng)比較完美,超調(diào)量幾乎沒(méi)有,響應(yīng)時(shí)間也很短,抗干擾能力也很強(qiáng)。
3 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)以上建模和仿真,找到了一個(gè)合適的控制方法,即PID控制,并且經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)得到的一組較好的PID控制參數(shù)為KP=0.002;KD=5;KI=0.000 000 09。按照以上參數(shù),系統(tǒng)最終獲得了很高的控制精度、更快的響應(yīng)速度、更突出的控制穩(wěn)定性,幾乎能夠完全抵抗外部的干擾。該仿真對(duì)擬人機(jī)器人手部控制節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)具有很重要的指導(dǎo)作用,同時(shí)該方法具有很強(qiáng)的普遍性,對(duì)于一般的直流電機(jī)的閉環(huán)控制也有一定的借鑒意義。
評(píng)論