机器人末端气动执行器的柔性接触力控制算法研究

发布时间：2023-05-27 19:08

　　工业流水生产线的自动化程度越来越高,其中就包括对工件进行表面处理以及不同类型的加工,比如抛光、切割等。当前工业界普遍采取引入工业机器人来代替人工操作。在这样的工序中,工件的加工质量直接受到接触面相对作用力大小的影响。柔性控制能够帮助机械结构完成一些柔性动作,使得整个系统智能化。一般的经典控制算法能够实现系统在固定环境下拥有比较满意的控制效果。但是,实际应用中,环境的复杂性以及系统本身就是一个非线性时变的对象,一般的控制算法难以保证系统的鲁棒性。为了解决这个问题,本文用内模控制保证系统对模型误差具有一定的鲁棒性。同时改进内模控制结构及滤波器,加入在线辨识算法,来实现系统对复杂环境的力控制要求。首先,本文对气动系统的主要组成部分,即气缸和高速电磁阀分析及建模。并进行了电磁阀流量补偿控制,降低了系统的非线性和建模不精确性。根据实验经验,合理选取参数,得到系统的近似线性传函,并进行了初步的分析。其次再运用内模控制到气动系统,分析了经典内模控制的跟踪及抗干扰性能,指出了其优点及不足。同时进行了抗饱和性能分析,理论上得到了系统退饱和工作以及无静差工作条件。接着,先是改进了经典内模滤波器,提高了其跟...

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 抛光技术研究现状
    1.3 气动系统研究现状
    1.4 机器人柔顺控制算法研究现状
        1.4.1 主动柔顺的力/位控制
        1.4.2 主动柔顺的阻抗控制
        1.4.3 主动柔顺方法讨论
    1.5 本文研究的主要内容
第2章 气动系统建模分析
    2.1 引言
    2.2 气动系统工作原理
    2.3 高速电磁阀建模分析
        2.3.1 高速电磁阀静特性分析
        2.3.2 高速电磁阀开关特性分析
        2.3.3 PWM分段流量补偿控制
    2.4 气缸建模分析
        2.4.1 气缸两腔压力方程
        2.4.2 气动执行机构受力分析
    2.5 气动系统传递函数
    2.6 仿真分析
        2.6.1 电磁阀输出流量仿真
        2.6.2 气动系统仿真
    2.7 本章小结
第3章 气动系统的内模控制
    3.1 引言
    3.2 内模控制
        3.2.1 内模控制的基本结构及性质
        3.2.2 内模控制的稳定性
    3.3 气动系统的基本内模控制性能
        3.3.1 经典滤波器下的基本性能
        3.3.2 采用经典滤波器的气动系统仿真
    3.4 气动系统的输入非线性跟踪性能
        3.4.1 内模控制下的输入非线性跟踪性能
        3.4.2 气动系统控制输入非线性仿真
    3.5 本章小结
第4章 气动系统的改进内模控制
    4.1 引言
    4.2 气动系统的内模滤波器改进
        4.2.1 改进内模滤波器参数确定
        4.2.2 气动系统改进滤波器仿真
    4.3 气动系统的抗饱和设计
        4.3.1 内模控制抗饱和设计方法
        4.3.2 气动系统的AIMC抗饱和控制器设计
        4.3.3 气动系统AIMC仿真
    4.4 气动系统的模糊自适应内模控制
        4.4.1 模糊规则基础
        4.4.2 模糊辨识的参数更新率
        4.4.3 基于模糊规则和改进内模滤波器的控制器设计
        4.4.4 FAIMC稳定性分析
        4.4.5 FAIMC算法流程
        4.4.6 FAIMC仿真
    4.5 总结
第5章 实验测量结果
    5.1 引言
    5.2 实验系统介绍
        5.2.1 气动执行机构
        5.2.2 主动控制法兰测量部分
        5.2.3 主动控制法兰控制器件部分
    5.3 实验平台原理
    5.4 经典内模控制实验
    5.5 改进内模控制实验
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3824098