基于在线辨识的机器人惯量前馈控制仿真研究.pdf

基于在线辨识的机器人惯量前馈控制仿真研究 本文研究的是基于在线辨识的机器人惯量前馈控制技术，该技术能够显著提升机器人控制系统的响应速度与跟踪特性，并降低其超调量。该技术通过在机器人运行过程中实时辨识转动惯量，并将其输入到前馈通道中，以修正动力学模型中的惯性矩阵，输出前馈电流并叠加在伺服系统电流环的输入端，从而实现前馈控制。 关键技术点： 1. 在线辨识算法：在机器人运行过程中，各关节电机所带负载的转动惯量不断发生变化，为了实时得到转动惯量实际值，需要引入变遗忘因子最小二乘辨识算法对各电机所带负载的转动惯量进行在线辨识。 2. 两刚体弹簧系统模型：考虑到协作机器人关节中的传动机构多由弹性部件组成，将弹性因素加入到控制系统的设计当中，建立了两刚体弹簧系统被控模型。 3. 惯量前馈控制技术：将转动惯量辨识值输入到前馈通道，实时修正动力学模型中的惯性矩阵，输出前馈电流并叠加在伺服系统电流环的输入端，从而实现前馈控制。 4. 仿真验证：在Simulink环境中，基于实验室研制的一种模块化串联协作机器人对该控制技术进行了仿真验证，结果表明该惯量前馈控制技术能够显著提升机器人控制系统的响应速度与跟踪特性并降低其超调量。 相关知识点： 1. 机器人控制系统：机器人控制系统是指机器人运行过程中控制机器人的运动轨迹和速度的系统。 2. 惯量前馈控制：惯量前馈控制是指在机器人控制系统中，通过实时辨识机器人的惯量，并将其输入到前馈通道中，以修正动力学模型中的惯性矩阵，输出前馈电流并叠加在伺服系统电流环的输入端，从而实现前馈控制。 3. 在线辨识算法：在线辨识算法是指在机器人运行过程中，实时辨识机器人的惯量或其他参数的算法。 4. 两刚体弹簧系统模型：两刚体弹簧系统模型是指将机器人关节中的传动机构模型化为两刚体弹簧系统，以考虑机器人关节中的弹性因素。 5. 机器人动力学模型：机器人动力学模型是指描述机器人运动过程中的数学模型，包括机器人的惯性矩阵、关节角速度、关节加速度等参数。 本文提出了一种基于在线辨识的机器人惯量前馈控制技术，通过在线辨识机器人的惯量，并将其输入到前馈通道中，以修正动力学模型中的惯性矩阵，输出前馈电流并叠加在伺服系统电流环的输入端，从而实现前馈控制。该技术能够显著提升机器人控制系统的响应速度与跟踪特性，并降低其超调量。