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弯曲木加工机器人柔性臂的控制策略研究.doc

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弯曲木加工机器人柔性臂的控制策略研究.doc

-----专业文档,值得下载!-----------专业文档,值得珍藏!------弯曲木加工机器人柔性臂的控制策略研究丛宪冬(东北林业大学哈尔滨150040)摘要:本文综述了国内外机器人柔性臂控制策略研究的最新成果,结合弯曲木加工机器人柔性臂的特点,选用了非线性模糊控制的控制方法。提出了一种简化模糊控制的方案,大大减少了模糊控制规则的数目,简化了控制策率、控制器的设计及调整过程。关键词:弯曲木,柔性臂,非线性,模糊控制压缩弯曲木是丹麦木制品研究所发明的一种木材弯曲的新方法,这种工艺是在高温高压处理完木材后,将木材沿轴向加压,使木材产生轴向预变形,这样压缩后的弯曲木在进行常温常压变形处理时,可以进行任意形状的弯曲。因为早期的弯曲木加工系统不具备弯曲任意弯曲木中心曲线的功能,只能采用模具解决曲线弯曲成型的问题。由于家具生产批量的日趋单件化,直接用模具加工的代价越来越大。利用机器人通过计算机控制,可以弯曲出设计的曲线。但在弯曲的过程中由于木材的特性,必须采用合理的控制方法才可以将木材进行大变形弯曲,弯曲成我们设计的形状,而不出现劈裂。1机器人柔性臂的非线性控制方法的研究最简单的一种控制器是目前大多数工业机器人应用PID控制器,柔性臂的非线性控制研究就是在它的基础上进行的。这种PID控制器的缺点就是缺乏全局渐进稳定性,因而有的学者提出了PD控制加力补偿或加期望力补偿的非线性控制器,理论上可以克服这一缺点。实际上,由于与力有关的负载等参数是多变的,因而它的应用受到了限制。针对上述问题,受ES(Energy-shaping)方法和被动性原理的启发,又出现了由饱和、比例微分(SP-D)线性反馈环节加比例积分(PI)非线性反馈环节构成的控制器。该控制器在一定的多数范围内可使闭环系统保持全局渐近稳定。后来,RafaelKelly在此基础上又提出了另一种PD加非线性积分环节的控制器,并根据Lyapunov直接法和Lasalk不变原理证明了系统的稳定性。最近十多年来,“谐波驱动”的应用提高了电力传动的效率,但同时关节柔性也使机器人的跟踪性能降低,甚至影响系统的闭环稳定性,于是许多学者又先后使用SP(SingdarPertur-bation)法、ES法及BackstePPing法对其它的非线性控制器进行了研究。SP法首先被Spong应用于柔性臂,他给出了与刚性臂同维的降阶模型,同时考虑了

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