Методы управления для роботов делятся на различные типы в зависимости от количества управления и алгоритма управления. Ниже описываются обычно используемые методы управления роботом для каждого типа.
I. Классификация в соответствии с контрольным объемом
В соответствии с различным пространством, в котором расположен контрольный объем, управление роботами может быть классифицировано под контроль в соединении и контроле в декартовом пространстве. Для тандемных роботов с несколькими суставами управление совместным пространством предназначено для управления переменными в каждом соединении робота, а декартовое управление пространством предназначено для управления переменными в конце робота. Согласно различным величинам управления, управление роботом может быть классифицировано как: управление положением, управление скоростью, управление ускорением, управление силой, гибридное управление силой и т. Д.
Цель управления позицией состоит в том, чтобы суставы или концы контролируемого робота достигли желаемой позиции. Ниже приведен пример управления положением совместного пространства для робота. Ошибка, полученная путем сравнения заданного значения положения соединения с текущим значением, используется в качестве входа для контроллера положения, и его выход используется в качестве заданного значения управления соединением скорости после работы контроллера положения. Контроллер положения соединения часто использует алгоритм PID, также может использоваться нечеткий алгоритм управления.
Во -первых, рассчитывается управляющее ускорение конечного инструмента. Затем соответствующее ускорение каждого соединения разлагается на основе конечного положения, скорости и ожидания ускорения, а также текущего конечного положения, положения соединения и скорости, а затем управляющий крутящий момент вычисляется с использованием кинетических уравнений, чтобы разложить контроль ускорения , который должен контролировать крутящий момент для каждого соединения.
Поскольку суставная сила/крутящий момент нелегко измерить напрямую, а ток моторного двигателя может лучше отражать крутящий момент моторного двигателя, ток суставного двигателя часто используется для обозначения измеренного тока значения суставой силы/ крутящий момент. Контроллер силы контролирует соединительный двигатель, чтобы проявлять желаемые характеристики силы/крутящего момента на основе отклонения между желаемым значением силы/крутящего момента и измеренным значением.
Он состоит из двух частей: управление позицией и контроль силы. Управление позицией представляет собой элемент управления PI, заданный в качестве декартового пространства положения конца робота, а обратная связь с декартовым положением пространства получается из положения в совместном пространстве после кинематического вычисления. На рисунке T является кинематической моделью робота, а J - матрица Якоби робота. Разница между заданным значением конечной позиции и текущим значением преобразуется в приращение положения в совместном пространстве с использованием обратной матрицы матрицы якоби, которая затем используется как часть приращения положения соединения после работы PI.
Управление силой также контролируется PI и определяется в виде декартовой космической силы/крутящего момента в конце робота с обратной связью, полученной из измерений датчика силы/крутящего момента. Разница между заданным значением и текущим значением конечной силы/момента преобразуется в силу/момент в совместном пространстве с использованием матрицы транспонирования матрицы Якоби. Сила/момент в совместном пространстве используется в качестве другой части приращения положения соединения после работы PI. Выходы контрольной части позиции и детали управления силой объединяются в качестве желаемого значения приращения положения суставов робота. Робот использует инкрементный контроль для управления положением каждого из его суставов. Гибридный контроль силовой позиции, показанный на рисунке 1-5, представляет собой лишь простую схему в гибридном управлении силовой гибридным управлением, которая является упрощенной формой гибридного управления силовой положения RC (Raibert-Craig) и некоторых необходимых коррекций. должен быть создан для конкретных среда в практических приложениях.
II, классификация в соответствии с алгоритмом контроля
Согласно алгоритмам управления, методы управления роботами могут быть классифицированы на управление PID, управление переменной структурой, адаптивное управление, нечеткий контроль, контроль нейронов и другие методы. Некоторая литература также классифицирует существующие алгоритмы управления на логический пороговый элемент управления, управление ПИД, управление переменной структуры режима скольжения, управление нейронной сетью и нечеткую управление. Эти методы управления не изолированы и часто используются вместе в системе управления.
1, управление пидом
В инженерной практике наиболее широко используемый закон контроля регулятора для пропорционального, интегрального, дифференциального контроля, называемого контролем PID, также известным как регулирование PID. Контроллер PID был введен почти 70 лет истории, это прост, стабильный, надежный , легко корректировать и стал одной из основных технологий промышленного контроля. Когда структура и параметры контролируемого объекта не могут быть полностью освоены или не имеют доступа к точным математическим моделям, теория управления другими технологиями трудно использовать, структура и параметры системного контроллера должны полагаться на опыт и отладку на полевых условиях. Для определения применения технологии управления PID наиболее удобно.
То есть, когда мы не полностью понимаем систему и контролируемый объект, или не можем быть эффективными средствами измерения для получения параметров системы, наиболее подходящих для технологии управления PID. Управление PID, на практике также есть PI и PD Control.PID -контроллер основан на ошибке системы, использовании пропорционального, интегрального, дифференциального расчета количества контроля управления для управления.
2, управление переменной структурой
Контроль переменной структуры - это схема управления, разработанную из Советского Союза в 1950 -х годах. Так называемое управление структурой переменной означает, что система управления имеет несколько контроллеров, а различные контроллеры используются в разных ситуациях в соответствии с определенными правилами. Использование управления переменной структурой имеет много преимуществ, не найденных в других элементах управления, и может реализовать управление классом нелинейных систем с неопределенными параметрами.
3, адаптивный контроль
Так называемый адаптивный элемент управления относится к входам или нарушениям системы, возникающим в широком диапазоне изменений, разработанная система может адаптивно регулировать параметры системы или стратегию управления, чтобы выход все еще мог соответствовать требованиям конструкции, основная структура, как показано На рисунке 2-1. Адаптивный контроль имеет дело с системами с «неопределенностью» и стремится уменьшить эту неопределенность, наблюдая за состояние случайных величин и распознавая модель системы. Результатом часто является достижение определенных целей управления, т.е. «Оптимальное управление» заменяется «эффективным контролем».
Адаптивные системы управления могут быть классифицированы на системы адаптивного управления, напоминающие модель, самокорректирующие системы управления, самооптимизирующие системы управления, системы управления переменной структурой и интеллектуальные системы адаптивного управления в соответствии с их принципами. Среди этих типов адаптивных систем управления системами адаптивного управления, привязанными к моделям, и самокорректирующиеся системы управления являются более зрелыми и обычно используемыми.
4, нечеткий контроль
В нечетком управлении входы являются нечеткими квантовами, чтобы стать нечеткими переменными, существуют нечеткие переменные, обозначенные нечеткими правилами для получения нечетких выходов, и после дефузификации для получения четких выходов для управления. Нечеткий контроль был первым
Предлагаемый профессором Задеем из Калифорнийского университета в 1965 году, а в 1974 году Э.Х. Мамдани из Великобритании успешно применил нечеткий контроль под управление котлом и паровым двигателем. Впоследствии нечеткий контроль был быстро разработан в области контроля и получил большое количество успешных приложений.
5, контроль нейронной сети
Контроль нейронной сети является одной из пограничных дисциплин в области автоматического контроля, разработанной в конце 1980 -х годов. Это новая ветвь интеллектуального контроля, которая открывает новый способ решения контрольных задач сложных нелинейных, неопределенных и неопределенных систем. Контроль нейронной сети является продуктом комбинации (искусственной) теории нейронной сети и теории контроля и является развивающейся дисциплиной. Он объединяет теории, методы, методы и результаты исследований, связанных с дисциплинами, включая математику, биологию, нейрофизиологию, науку о мозге, генетику, искусственный интеллект, информатику, автоматический контроль и т. Д. Его основная структура показана на рисунке {1}}.
В области управления система управления с способностями обучения называется системами управления обучением, которая принадлежит интеллектуальной системе управления. Нейронный контроль со способностями к обучению и принадлежит к контролю за обучением, который является ветвью интеллектуального контроля. До сих пор развитие нейронного контроля, хотя лишь более десяти лет истории, существует множество контрольных структур. Такие как нейронный прогностический контроль, контроль нейронной обратной системы и так далее.