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机器人磨抛的主动柔顺控制技术研究

范泽焘  
【摘要】:随着智能制造的发展,机器人在磨抛中应用也越来越多。在机器人磨抛过程中,稳定控制磨抛力提高对磨抛质量具有重要意义。因此,本文针对机器人磨抛力的控制算法进行研究。(1)通过分析磨抛过程中工件的受力情况,得出控制磨抛时法向力为恒力来控制磨抛质量。结合两种主动柔顺控制算法的优缺点,最终提出力位混合控制算法来控制机器人磨抛力。(2)针对机器人磨抛过程中外力干扰和曲面磨抛,分别提出变参数PID控制法和基于矢量法力位混合控制算法。依据PID控制器的参数变化模型,建立控制参数随工况变化的PID控制器,提高机器人在磨抛过程控制磨抛力抗外力干扰的能力。通过分析曲面模型和曲面跟踪控制原理,提出了基于矢量法的力位混合控制算法,实现机器人多维力控制和曲面跟踪。(3)在MATLAB和Adams仿真环境中对力位混合控制算法进行仿真验证。通过在MATLAB中验证变参数PID控制算法,表明外力干扰时末端力在0.8s内稳定下来;而验证基于矢量法控制算法时,多维力在1s内稳定下来。在MATLAB和Adams联合仿真实验中,末端力在0.8s内稳定并具有曲面跟踪的效果,验证了提出的两种控制算法。(4)设计力位混合控制算法的验证实验,验证了变参数PID比常规PID稳定速率提高70%,而机器人在多维力在外力干扰时,可以一直保持稳定状态。分析实验曲线变化,证明提出的控制算法达到预期的控制效果。


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