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文档简介

机器人PD控制方案设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u25110机器人PD控制方案设计案例 1257511.1机器人PD控制器设计 1137481.2系统稳定性分析 237591.3仿真验证 2未知扰动会对机器人系统产生较大的影响，如何克服这一影响是本论文研究机器人的鲁棒最优控制方案的原因之一。然而PD控制具有简单的结构，并没有任何内置能力来处理未知非线性扰动的变化，鲁棒性较差，不能满足控制要求。但是对它的分析是对接下来基于自适应动态规划的最优控制方案有参考意义的。此外，由于PD控制方案参数的选择过于依赖于经验积累，系统的控制性能的好与差仅仅根据人的经验判断来判定，显然这种情况下机器人控制系统获得的控制性能不是最优的。因此，本论文将通过近似鲁棒最优控制方案和PD控制的控制性能结果进行对比分析。当存在未知扰动的情况时，比较跟踪误差的收敛速度，以及最终零邻域的范围。进而可以通过对比判断近似鲁棒最优控制方案是否使机器人系统具有满意的性能和较强的鲁棒性，是否适用于精确的位置跟踪。机器人PD控制器设计根据第三章第二节已经建立的平面二自由度刚性机器人系统的动力学模型3−27，如果忽略重力项和外加干扰的影响，有M其中，Mq是2×2的正定惯性矩阵，C(q,q)PD控制器设计如下：μ=取跟踪误差为z=q−其中，q表示机器人的实际轨迹，qd为期望轨迹。改变Kp和Kd的参数，只要满足K系统稳定性分析对于给定的qd为常值，qM根据跟踪误差的定义我们知道z=qdM取Lyapunov函数为V=由于M(q)是正定的，且取Kp>0，则V是全局正定的，对V根据上一章的机器人机械手动力学特性1我们知道Mq−C(q,qV于是我们得到V是半负定的，由于Kd>0，显然当V≡0时，z必为0，从而z把z=z=0代入式3−33，得到zz,此点是机器人机械臂全局渐进稳定平衡点，也就是说无论从任何条件(q0,q0)出发，都有这里要说明的是，虽然我们给定的qd为常值，也即q仿真验证为了方便仿真，给出机器人转换后的标称系统参数如下：m1在仿真过程中，设定机器人关节初始位置q0=1.5+π20.9rad，初始关节速度下面我们将给出机器人PD控制方案的仿真结果。在PD控制仿真实现过程中，我们尝试了许多不同的增益来控制机器人系统，最后，选择了能够更好地稳定机器人系统的三种不同增益为Kp=Kd=20,Kp=K图4-1Kp图4-2Kp图4-3Kp图4-4展示了机器人PD控制方

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