擬人機器人上肢多關(guān)節(jié)控制參數(shù)整定

1．4 電機數(shù)學模型的參數(shù)確定

從前面的理論分析得到了一個電機的開環(huán)控制時域模型，可以將實際測量得到的電機的開環(huán)數(shù)據(jù)代入式(1)，求出電機模型中的參數(shù)a，b，c。其中a=522 284．126 112 083；b=1 282．297 371 441；c=0．084 348 857；從而得到新的曲線，如圖3所示，為便于比較同時繪出了

電機實際響應(yīng)曲線。

由圖3可看出理論計算得到的曲線與電機實際曲線的擬合度非常好，說明采用式(1)作為電機開環(huán)函數(shù)完全可行。控制參數(shù)：a=522 28 4．126 112 083；b=1 282．297 371 441；c=0．084 348 857可以作為電機的仿真參數(shù)。因此擬人機器人手部電機開環(huán)系統(tǒng)的時域響應(yīng)函數(shù)為：

2 電機PID閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真

從以上分析可以看出，電機開環(huán)系統(tǒng)很容易受到干擾。因此在開環(huán)的基礎(chǔ)上，考慮構(gòu)造電機的閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于PD控制系統(tǒng)存在靜差，PI控制系統(tǒng)響應(yīng)時間長，DI控制系統(tǒng)穩(wěn)定性不好，鑒于此，下面考慮PID控制，其系統(tǒng)仿真模型如圖4所示。

該系統(tǒng)的控制效果基本上令人滿意，圖5是部分控制效果模擬。

由此可見，PID控制很好地結(jié)合了PI、PD控制系統(tǒng)的優(yōu)點，避免了他們的缺陷，使系統(tǒng)最終獲得了很高的控制精度、更快的響應(yīng)速度、更突出的控制穩(wěn)定性，因此最終選擇PID作為機器人上肢DC電機的閉環(huán)控制系統(tǒng)。通過對比可以看出，該系統(tǒng)比較完美，超調(diào)量幾乎沒有，響應(yīng)時間也很短，抗干擾能力也很強。

3 結(jié)語

通過以上建模和仿真，找到了一個合適的控制方法，即PID控制，并且經(jīng)過調(diào)節(jié)得到的一組較好的PID控制參數(shù)為KP=0．002；KD=5；KI=0．000 000 09。按照以上參數(shù)，系統(tǒng)最終獲得了很高的控制精度、更快的響應(yīng)速度、更突出的控制穩(wěn)定性，幾乎能夠完全抵抗外部的干擾。該仿真對擬人機器人手部控制節(jié)點的設(shè)計具有很重要的指導(dǎo)作用，同時該方法具有很強的普遍性，對于一般的直流電機的閉環(huán)控制也有一定的借鑒意義。