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文档简介

CHAPTER8自适应控制问题描述控制器设计仿真结果28.3基于在线模糊参数整定的双臂自适应控制8.3基于在线模糊参数整定的双臂自适应控制设计概述本节将介绍一种用于Baxter双臂机器人的全运动学和动力学模型的在线自适应阻尼和控制力的仿生控制器。3被控对象:Baxter双臂机器人。控制目标:Baxter机器人的两只手臂沿着某一轨迹移动一个重物。物体特性:具有弹簧-质量阻尼器接触力模拟的动力学特性。干扰条件:①物体内部干扰,可在手臂上产生一个高频低振幅的力;

②作用于机械臂肘部的干扰。控制要求:必须保持最小的跟踪误差,以避免对象被压碎或丢弃;并且必须最小化控制工作,以使系统保持兼容。控制方法:模糊控制。MATLAB模型质量-弹簧-阻尼系统模型

Baxter机械臂数学模型

4轨迹生成

5控制器设计第一步:输入力矩的相关参数定义第二步:控制增益的模糊推理输入力矩的相关参数定义定义输入力矩:

定义参考转矩:

定义自适应反馈扭矩:

定义关节空间扭矩:

6自适应规则定义:

类似地,在任务空间中:

分别在关节空间和任务空间定义误差:

7

8控制增益的模糊推理

9控制增益模糊推理的规则是利用专家知识来设置的,但一般情况下:如果控制功耗过高,则增益设置较低;如果跟踪误差小,则增益设置高。

LOWSAMEHIGH

LOWLLLSAMELMM

HIGHHHM

LOWSAMEHIGH

LOWMHHSAMEMMH

HIGHLLM

10仿真分析

11仿真结果:

图(a):模糊推理的控制增益大大改善了跟踪双臂的所有阶段的仿真效果,

特别是在第II阶段(扰动力最大时)。图(b):模糊推理下,大部分阶段(除了第二阶段)的控制力矩都有轻微的

改善,在第二阶段中,模糊推理控制器的控制效果有所增加。结论:规则库的权重偏向于改善跟踪误差,而不是减少控制效果;当任务是通过轨迹移动一个动态对象时,一个重要的考虑因素是,系统遵从性可能不是那么重要。12(黄色和蓝色为模糊推理增益,灰色和绿色为固定增益)从上图可以看出,对控制增益进行模糊推理的控制器在左右两臂的性能上都优于固定增益的控制器。必须指出的是,即使在第二阶段,所观察到的模糊控制器的控制效果有所增加,但跟踪性能的改善要大得多,导致性能指

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