基于Simulink的復合驅動機器人關節(jié)臂試驗系統(tǒng)仿真分析

由仿真結果可知:在重載扭矩50000N●mm擾動的情況下,階躍信號激勵響應的超調量為20%～30%,階躍響應上升時間不超過0.2s,響應收斂過渡時間為1s,系統(tǒng)響應收斂,響應時間很快。由此仿真結果可以看出,各項參數(shù)設置合理。
4.2 系統(tǒng)仿真模型的PID仿真與優(yōu)化

建立復合驅動機器人關節(jié)臂試驗系統(tǒng)PID仿真模型如圖5所示。PID控制器的參數(shù)整定采用工程整定方法,在Simulink模型仿真中,運用pattern search算法、latin hypercube搜索方法,設計出高性能的PID控制器,得出優(yōu)化的PID控制器參數(shù)為K_p=0.0919,K_i=0.1138,K_d=0.166,其階躍激勵響應曲線如圖6所示。

由仿真結果可知:在重載扭矩50000N●mm擾動的情況下,階躍信號激勵的響應上升時間小于0.1s,超調量小于1%,過渡時間小于0.2s,系統(tǒng)響應收斂,對輸入的激勵信號表現(xiàn)出了很高的位置跟蹤精度和很快的響應速度,遠遠優(yōu)于未加PID控制器的系統(tǒng)響應,達到了很好的優(yōu)化效果。

5 結束語
通過對復合驅動機器人關節(jié)臂試驗系統(tǒng)建立數(shù)學建模,在Matlab/Simulink中對系統(tǒng)建立PID仿真模型并優(yōu)化。由仿真結果可知:復合驅動控制試驗系統(tǒng)經(jīng)PID優(yōu)化后,可使該系統(tǒng)同時具有定位精度高和驅動能力強的優(yōu)點,能夠承受50000N●mm的重載扭矩擾動,對重載輸入信號表現(xiàn)出很高的跟蹤精度(1%)和響應速度(0.2s),實現(xiàn)了快速響應的小體積高精度重載復合驅動機器人關節(jié)臂試驗系統(tǒng)的設計與理論研究,為復合驅動控制技術提供了理論依據(jù)。

參考文獻:
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