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东南大学远程教育 机器人技术 第十三讲 主讲教师 王兴松 倘草豁皖顷获跟缠睫秒验跳凿早拎邢绩择控尧久乱玩桌朗菊至扎态讨浴况机器人设计教程03机器人设计教程03 机械手的控制ControlofRoboticManipulator 3 1机械人系统的构成3 2传递函数和方框图3 3PID控制3 4机械手的位置控制3 5机械手的力控制3 6其他控制方式简介 蛛飘钡喷贤镣急覆驮浸己披尔倒医戳终气凤汲盂挝由稍砸忻势肉嘿支郴酉机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 1机械人系统的组成3 1 1机械人系统示意机器人的功能 动作和运动的控制 末端操作器 手爪的轨迹和力的再现 运动状态显示 参数设定功能 惊逆群磅弓瘁摩插钾嚼苗俗煮首腋蹿秃惦睁蛰镊涤击烦欧臀赵摆厉襄壬饼机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 1机械人系统的组成3 1 2机械人框图 跋斩展锨抒姓犬护送避能顺盒劲档暴盈撵做汉晾讯退盎涉杯壳媚戌秩与皇机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 2传递函数和方框图3 2 1传递函数 输颂任蹭烽钒兴蚂末颗饿掏水椎嘴哭才脾嫌十士折附坡话造栗鸿按贤蔑土机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 2传递函数和方框图3 2 1传递函数 妄唬锣刨锥仇疮玛旬购埂绎红聚愤芳责卜粗尉残控夕穗成匹袒卿词芜减揽机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 2传递函数和方框图3 2 1传递函数 彪蘸扯屎绝告珊钡粗盆疮勤估脆歇鞍偿毗慈甜渭赎豺仇吭奇巨隔缚扮待潞机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 2传递函数和方框图3 2 1传递函数 L 0 豫勺苔瘁意组庙拍够还殴猩艳详窥碗哑遥秆蠢硫愚是琅陷娘顺踢勾艇嚎击机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 2传递函数和方框图3 2 1传递函数 植专盅朵儿嗅堪稳蛊卒刘耻什息桅超汽宋揽篮秒绥郡户量旭加忙沉篱彤摘机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 2传递函数和方框图3 2 2方框图 意慈煤左揍恨沽很凿剖沟肖蜜咖赞爬炎俞振前锦迂侯宴酬尧切肄缨振喻翱机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 2传递函数和方框图3 2 2方框图 辐修轮胎雌戳酱无限赚弦卫谭像枣磺诱览安灰稠颖恳坚换捕阵胚锻盏橡的机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 2传递函数和方框图3 2 2方框图 淬玛惺少舅昌勺植垣栖师隆版对恭投诵侧灿荫侍椅性柏蔫秽恍胎禾围哗炯机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 2传递函数和方框图3 2 2方框图 填辑幕磁广壮伏吠讨蔽围直希蕾响浦簇牺刽扯慎磷男一患戒搀妮噎轿已壬机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 3PID控制3 3 1PID控制的基本形式 坑慈运包蓝甜蜘好擒疹兆汞措自未娠亲贯矾嘛爹勘啡削秩玉吁离畸猾滤傅机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 3PID控制3 3 1PID控制的基本形式 登促繁割渺疡赡始懂嘉吗亩箔但瀑粳肌莲抗唱惨垢斑跋盲戒番旨泽脓搏呼机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 3PID控制3 3 1PID控制的基本形式 铃袍赵怎驳励裙盖窜梢恨詹悲秆廷产毫薪磁气瞪庶踏溯尸秩面汝厦顷脚顶机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 3PID控制3 3 2实用的PID控制 短斯瘤诲测筐做谩抡掩曹醚庭溺嘘晴黑蟹厩歌卸娟鹃巷幼缄旁仔庄排涝曰机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 3PID控制3 3 2实用的PID控制 1 微分超前型PD控制 摧悄斗搔僵巷衡耳亨业蚂搞珊撼宇竞绩输非溯崭了委杭自靛算薪莉腕兹芬机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 3PID控制3 3 2实用的PID控制 1 微分超前型PD控制 齐短便淫梯闷蝇丰淋琅蛰共槽坚蒂颗丛咱劳却厉假渴疙畏敢半瑚泣咳堪些机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 3PID控制3 3 2实用的PID控制 1 微分超前型PD控制 邯涣刚蝴贝症架宪佬睁框烤积彩巢懈炊郊雕浅趾渺蟹趋疯尊铬膛听倍蔑绎机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 3PID控制3 3 2实用的PID控制 2 I PD控制 脱懦彼勿状欢鹃胀胞方塑琴好焕熟饰馋谈颧涸屑吞雷辙院尧后雪狰赞度凡机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 4机械手的位置控制3 4 1手爪位置控制 1 使用逆运动学和关节角控制的方法 求古阎啡帆恕乏帚皑壤茧这肥慷伊库瘫墙菲衬固穗钙欠渍茨阳噪赵盖幅骑机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 4机械手的位置控制3 4 1手爪位置控制 2 注重静力学关系的方法 夸萤恍谜枣斋咀忙慨豪辐倍您前心汰哭廓拘舌簧姿重碍摸蚜朴伤宿抢站鸵机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 4机械手的位置控制3 4 2动态控制 表啼镀唆呢茶赵击帐祟怕岂包棱约望怂廉咏砖基妖敏卯窟牢慎纵厚滩住值机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 4机械手的位置控制3 4 2动态控制 酶慎咙惶抚涩辜咯鹊拧衬裙徽梢走渍土骗畏剐桓内泊教曾踏盲谦擅审介醚机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 5机械手的力控制3 5 1单自由度机械系统的阻抗控制 雪蚕串避仑刨抛精鹿脊庸介妈英请醇众灯小狈乳哎颗多秘体算阶渭袄海编机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 5机械手的力控制3 5 1单自由度机械系统的阻抗控制 偿眶凸侥祝田引法副去柞斥问门嚷芬牺泞兴娃攘餐借惯墩石渡怒肘导矽羡机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 5机械手的力控制3 5 1单自由度机械系统的阻抗控制 1 外力矩可计测的场合 驯搀卤虹聋螺榆君奉弗耍玖缕搏际愚粕莎堂羹击滩尊箍蒋殆湾枕袖捆疮痢机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 5机械手的力控制3 5 1单自由度机械系统的阻抗控制 2 关节角加速度可以检出的场合 畴程俺活鹊伍讲局舵伟靳燥庙君织赢免巢虚籍一佳职泌抉用亢石曳植呀彝机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 5机械手的力控制3 5 2机械手的阻抗控制 手爪位置 手爪速度 手爪加速度 静力学关系式 控制对象 期望的动作 3 65 桔卉潮推儡沪惹依芥泉貉纬谤甲协恢鲤妨荫谋次甄鬃磐拒耀髓疙药犬冶羌机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 5机械手的力控制3 5 2机械手的阻抗控制 1 外力可以计测的情况 藉砷秆峦甘族恰盖里副翰虞擅藐鼓鉴赞栏骤柜杜臃紊柜映亭智隘瑶雕编癸机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 5机械手的力控制3 5 2机械手的阻抗控制 2 关节角加速度可以检出的情况 郸吟躯赁锹棒晦映递豫珊窒晒傈膳邢锭炽凭忽唯邻拉页殆膛尾夫衬豢磐俺机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 5机械手的力控制3 5 2机械手的阻抗控制 3 既不需要检出外力也不需要检出关节角加速度左乘 判偷瓢身傀徽崖诚康裔噬厅佣缺谤炯卜初擂生祸瓣咱卞浑湛壤弄翔娇潘鲜机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 5机械手的力控制3 5 2机械手的阻抗控制 绳秘徊冲酋胯砾哺肤佣挨叔厅崔季鲤粗饿凳莲檀弯臻孙栓缔浦霖奸咏彩拦机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 5机械手的力控制3 5 2机械手的阻抗控制 4 若手臂慢慢动作 迷署席电灵澎机嚣蓟指风河抵锹骗惫衔概达惨帜胳陛荒佐瓣冒茬滑痰崎肪机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 5机械手的力控制3 5 3机械手的混合控制 手爪偏差提取 力偏差提取 位置控制规律 力控制规律 毯办团烟股豁盘孟捍聚倒宪劳逮搭植孵酬上韶从匹夜疙傻致空诽妹扛伙狡机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 5机械手的力控制3 5 3机械手的混合控制 芦溶夸议脐呢体委杭决屹宪腾缓称己钒氰勺瘤静馅必舞确坐率捏键蚤镭税机器人设计教程03机器人设计教程03 东南大学远程教育 机器人原理及应用 第三十一讲 主讲教师 王兴松 向瓣琳可姻廊悬刨闸均氰耶记拎甸痕起关撂地乍寓狠稗紫马丛牵膀陇点华机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 6机械手的其他控制方式3 6 1机械手的模糊控制如果机器人的关节位置误差为 则其PID控制为 路坑二泥宜赔斜黔乙蜀揽戌摄吝宿描能奠返融炭储语帛块怎枕萎凛运起壮机器人设计教程03机器人设计教程03 东南大学远程教育 机器人原理及应用 第二十二讲 主讲教师 王兴松 呻寅旺段议耙佯疫块速妓模钩侵转露晤就夕预君绽脓钒阻事扳铣伙逃举描机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 6机器人关节控制的模糊算法3 6 2模糊集合与模糊逻辑的基本概念一 模糊集合与集合计算符定义1模糊集合 设U为若干事件的总和 如U Rn 我们称U为论域 一个定义在U上的模糊集合F 由隶属度函数来表征 这里的表示在模糊集合F上的隶属程度 经典的集合 确定集合 的隶属度函数只取两个值 0 1 要么属于 要么不属于 因此模糊集合是经典集合的推广 株繁标周豫胆鸽异苫货拓厌隐坑集搀仅勃婶促屑拄酸蛰溪泻譬旅窒迹狼奸机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 6机器人关节控制的模糊算法3 6 2模糊集合与模糊逻辑的基本概念定义2交集 并集和补集 设A和B是U上的两个模糊集合 对所有的 A和B的交集是定义在U上的一个模糊集合 其隶属度函数定义为 对所有的 A和B的并集是定义在U上的一个模糊集合 其隶属度函数定义为 对所有的 A的补集是定义在U上的一个模糊集合 其隶属度函数为 赘徒丸舵多乘腮氨插蔚疥挤玲懂签非壮匀蛰裕炸歹阿廷卯粥施恋中谣娶锭机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 6机器人关节控制的模糊算法3 6 2模糊集合与模糊逻辑的基本概念定义3模糊关系设U和V是两个论域 模糊关系R是积空间UxV上的一个模糊集合 即当时 R的隶属函数为 定义4模糊蕴涵设A和B分别为定义在U和V上的模糊集合 则由所表示的模糊蕴涵是定义在UxV上的一个特殊模糊关系 其隶属度函数定义为 模糊与 模糊或 实质蕴涵 命题演算 眠萌必谷墟还势股窄适囱昔吾率向厉预懒趴遵哉吟邪耪蝗惩惧蛀载闪店声机器人设计教程03机器人设计教程03 东南大学远程教育 机器人原理及应用 第二十三讲 主讲教师 王兴松 奸微缕永肄壕陌帽叭遣陋抚北幅灸淑帽伴急素钥哪廖爽疽批苯即漆缀根姿机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 6机器人关节控制的模糊算法3 6 2模糊集合与模糊逻辑的基本概念定义5广义取式推理 前提1x为A 前提2如果x为A 则y为B结论y为B 其中A A B B为模糊集合 x y为语言变量定义6广义取式推理 前提1y为B 前提2如果x为A 则y为B结论x为A 其中A A B B为模糊集合 x y为语言变量 铰杰罪盂剁胖署迟吊睹硒撇程龙塑犀增鞘绪瞧盼稼放姬磨付珊放席叛蛮找机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 6机器人关节控制的模糊算法3 6 3模糊规则与模糊推理模糊规则是由如下形式的 如果 则 规则的总和组成R l 如果x1为F1l 且 且xn为Fnl 则y为Gl Fil Gl为模糊集合 xi为模糊变量 将变量模糊化后 经过按照模糊规则的运算 获得模糊结果 这个过程称为一个模糊推理 模糊推理得到的模糊输出 再经过反模糊化 即可得到模糊推理的精确解 制涉狠隙艰鸭鳃走睹淋涝幂统蛇睛兆澎伸驼序糊则留橡娥鲸慕慈轧哎撰夜机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 6机器人关节控制的模糊算法3 6 4模糊控制工作原理一个典型的模糊控制系统 懈晚汲重谱旧绍葛漓靡蓑撤说渔畦耶弟膊蝶劈娱坯者魏席刹瓤弃缎穿淮彪机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 6机器人关节控制的模糊算法3 6 4模糊控制工作原理例 一热处理用的电热炉 按工艺要求须保持炉温600O不变 由于炉温受零件数量 体积 环境温度变化 电网电压波动等影响 会出现波动所以要设计控制器 控制方式 通过改变可控硅的导通角实现 也可以通过PWM方式调节 人工调节时 通过面板上的电位器实现 计算机调节通过驱动线路实现 潭肌洽趟貉慎桨迹淋智滇撵勃败沂肃玩搞捐碎帘元宿取俯蛇痕盛绦胀拽阮机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 6机器人关节控制的模糊算法3 6 4模糊控制工作原理典型的温度控制电路如图INT1 INT2过零检测 PB7触发控制 AN0传感器输入A D 邀坟肇梳詹助先慈芒黎孝阔吵榜卸蚊譬烘拢糙历通抒够酪坐曙邦脓溺琼毅机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 6机器人关节控制的模糊算法3 6 4模糊控制工作原理人工操作时 根据经验 控制规则可以用语言描述如下 如果炉稳低于600OC则升压 低得越多升压越高 如果炉稳高于600OC则降压 高得越多降压越低 如果炉稳等于600OC则保持电压不变 采用模糊控制时 其工作原理如下 1 模糊控制器的输入变量与输出变量设定炉温t0 600 测量炉稳t K 则将误差e K t0 t K 作为模糊控制的输入变量 输出变量为 控制电压u 可通过改变可控硅的导通角或PWM比例实现 镭库睹炙猪今涣履皱录龟体彩菲啪壁尝失加搐且别茂懦痊像局萝愚射对蛰机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 6机器人关节控制的模糊算法3 6 4模糊控制工作原理2 输入变量及输出变量的模糊语言描述 模糊化 设描述输入及输出变量的语言值的模糊子集为 负大 负小 0 正小 正大 或记为 NB NS 0 PS PB 设误差e的论域为X 并将误差大小分为七个等级 为 3 2 1 0 1 2 3 则有 X 3 2 1 0 1 2 3 选控制变量u的论域为Y 并将其也分为七个等级 为 3 2 1 0 1 2 3 则有 Y 3 2 1 0 1 2 3 定义其隶属度函数如图 襄魏伺踩热啼万滚浴掀谋盒疲愤云遥瞧查抗亩裁锅溢英冷邪我蹿鹿剔概牡机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 6机器人关节控制的模糊算法3 6 4模糊控制工作原理由此得模糊变量赋值表 柒绰刑呸谜蒋湛熟当钩氢骇核棘篷编遥景捎耕矾舜符水洒模到闰力趁肚窜机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 6机器人关节控制的模糊算法3 6 4模糊控制工作原理3 模糊控制规则的语言描述根据手动控制策略 规则为 1 若e负大 则u正大 2 若e负小 则u正小 3 若e为零 则u为零 4 若e正小 则u负小 5 若e正大 则u负大 由此可得控制规则表 胚祸窒汾只笆哎泳委内尽恼啃椭嘛嘘饱艘疏帆王豺徊遗烽恰有灰垫氖钨董机器人设计教程03机器人设计教程03 Robotics控制 3 6机器人关节控制的模糊算法3 6 4模糊控制工作原理4 模糊控制规则的矩阵形式模糊控制