一种五自由度混联机器人的模糊自适应控制方法技术

本发明专利技术公开了一种五自由度混联机器人的模糊自适应控制方法，采用“反馈校正+前馈校正”复合控制策略，以混联机器人各驱动关节误差及其变化率为输入，分别构造反馈和前馈模糊算法，并通过阈值判断，实现反馈与前馈控制器参数的在线分层递阶模糊整定。该方法的有益之处为：可在线模糊调节控制器参数，以适应其负载惯量和外界扰动随机构位形的变化，进而提高机器人在整个工作空间中的运动控制精度与稳定性。

A fuzzy adaptive control method for a hybrid robot with five degrees of freedom

The invention discloses a five DOF mixed fuzzy adaptive control method for parallel robot, using the \feedback and feed-forward correction composite control strategy in hybrid robot drive joint error and its change rate as input, we construct feedback and feedforward fuzzy algorithm, and through the implementation of hierarchical threshold judgment, online feedback and feedforward the fuzzy controller parameters tuning. The advantages of this method are: online fuzzy controller parameters can be adjusted to adapt to the change of random configuration of load inertia and external disturbance, and then improve the accuracy and stability of robot motion control in the whole workspace.

【技术实现步骤摘要】
一种五自由度混联机器人的模糊自适应控制方法
本专利技术涉及一种五自由度混联机器人末端执行器的运动控制精度的控制方法，尤其涉及一种五自由度混联机器人的模糊自适应控制方法。
技术介绍
工业机器人位置环控制器普遍采用PID控制器。这种控制器结构简单、鲁棒性强、可靠性高，在工业控制过程中占有主导地位。考虑到反馈控制存在一定的滞后性，在PID控制器的基础上加上速度、加速度前馈控制器实现复合控制，可显著提高伺服控制系统的跟随精度。然而，工业机器人驱动关节负载惯量与外界扰动(重力)具有随机器人位形变化的特点。针对这种具有非线性和时变性的被控对象，固定增益的控制器难以满足工作空间全域的高速高精度应用需求。模糊PID作为一种新型的智能控制器，可实现PID参数在线自整定，具有较好的鲁棒性。然而由于未考虑前馈控制器参数变化，跟随精度难以达到较高水平。因此，亟需一种适用于工业机器人的模糊自适应控制方法，将模糊反馈与模糊前馈相结合，以实现机器人不同位形下的控制器参数在线整定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种实现前馈变参数控制效果的同时，避免了多参数复杂模糊规则库的构建，算法简单，占本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五自由度混联机器人的模糊自适应控制方法，其特征在于包括以下步骤：(1)整定控制器参数初始值，具体步骤为：(a)将五自由度混联机器人各关节控制电机分别与一个伺服控制系统相连并且将每一个伺服控制系统分别与前馈控制器和反馈控制器相连，所述的反馈控制器采用PID控制器，前馈控制器采用速度、加速度前馈控制器；(b)根据经验法整定得到机器人各驱动关节的反馈控制器参数初始值以及前馈控制器参数初始值，反馈控制器参数初始值分别为比例增益量KP0i、积分增益量KI0i和微分增益量KD0i，速度、加速度前馈控制器参数初始值分别为速度前馈量Kvff0i和加速度前馈量Kaff0i,KP0i、KI0i、KD0i、Kv...

【技术特征摘要】
1.一种五自由度混联机器人的模糊自适应控制方法，其特征在于包括以下步骤：(1)整定控制器参数初始值，具体步骤为：(a)将五自由度混联机器人各关节控制电机分别与一个伺服控制系统相连并且将每一个伺服控制系统分别与前馈控制器和反馈控制器相连，所述的反馈控制器采用PID控制器，前馈控制器采用速度、加速度前馈控制器；(b)根据经验法整定得到机器人各驱动关节的反馈控制器参数初始值以及前馈控制器参数初始值，反馈控制器参数初始值分别为比例增益量KP0i、积分增益量KI0i和微分增益量KD0i，速度、加速度前馈控制器参数初始值分别为速度前馈量Kvff0i和加速度前馈量Kaff0i,KP0i、KI0i、KD0i、Kvff0i和Kaff0i中的i＝1,2,3代表并联机构各驱动关节，i＝4,5代表串联转头驱动关节；(2)对前馈控制器和反馈控制器的各参数初始值在线分层递阶模糊整定，具体步骤为：(a)在混联机器人各驱动关节的伺服控制系统中，将指令位置与实际位置实时做差运算得到关节跟随误差e并微分得到跟随误差变化率ec，然后将关节跟随误差e与关节跟随误差变化率ec作为输入量输出给模糊整定模块；(b)所述的模糊整定模块将关节跟随误差e与设定的关节跟随误差定义阈值et比较并且将跟随误差变化率ec与设定的关节误差变化率阈值ect比较，若满足|e|≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄田，刘祺，郭浩，杨旭，肖聚亮，刘海涛，田文杰，梅江平，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12