机器人控制技术论文
智能控制论文1500

智能控制论文15001 机器人智能控制技术的发展从机器人诞生到20 世纪80 年代初,机器人技术经历了一个长期缓慢的发展过程. 到了20 世纪90 年代,随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展,机器人技术也得到了飞速发展.智能机器人的研究是目前机器人研究中的热门课题. 作为一门新兴学科,它融合了神经生理学、心理学、运筹学、控制论和计算机技术等多学科思想和技术成果. 智能控制的研究主要体现在对基于知识系统、模糊逻辑和人工神经网络的研究. 智能机器人可以在非预先规定的环境中自行解决问题. 智能机器人的技术关键就是自适应和自学习的能力,而模糊控制和神经网络控制的应用显示出诸多优势,具有广阔的应用前景.1.1 机器人控制技术的发展早期的机器人系统,由于需要完成的任务比较简单,而且对动态特性的要求不高,其系统可看成是机器人各关节控制器简单的组合. 随着机器人技术的发展,机器人控制器对各关节在整个过程中位置、速度及加速度都有一定的要求,因此可采用独立关节控制原则,在各关节构成PID 控制. 由于机器人操作臂是一个高度非线性的系统,工业用的低速操作臂应用常规的PID 反馈控制可以满足控制要求,但为实现高速运动,要求具有较好的控制品质, PID 反馈控制难以取得较好的控制效果. 在传统的控制方法中,它们依赖数学模型. 但是,由于操作臂的参数不能精确得到,模型参数与实际参数不匹配时,便会产生伺服误差. 当机器人工作环境及工作目标的性质和特征在工作过程中随时间发生变化时,控制系统的特性有未知和不定的特性. 这未知因素和不定性使控制系统性能降低. 因此,采用传统的控制方案已不能满足控制要求.在研究被控对象的模型存在不确定性及未知环境交互作用较强情况下的控制时,智能控制方法得到了成功的应用. 近年来,随着人们对机器人高速高精度要求的不断提高,使得整个机器人系统对其控制部分的要求也越来越高,开发具有智能的机器人已经成为人们研究的热点。
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为了使机器人完成各种调控手段执行不同的任务和行动。
作为一个计算机系统,领先的技术,计算机控制技术,其中包括非常广泛,从智能机器人,任务的描述来控制伺服运动控制技术。
以实现各种硬件系统的控制都需要的,并且包括各种软件系统。
第一机械手控制方法使用顺序的,与计算机,机器人使用的计算机系统的整合的机械和电气设备的功能,以及使用的教学和重放控制的。
随着信息技术和控制技术的发展,以及扩大机器人的范围内,智能控制技术,机器人正朝着的方向发展,它已经离线编程,高级语言任务,多传感器信息融合,智能控制行为等新技术。
技术将促进各种智能机器人的发展。
当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。
反馈理论的要素包括三个部分:测量、比较和执行。
测量关心的变量,与期望值相比较,用这个误差纠正调节控制系统的响应。
这个理论和应用自动控制的关键是,做出正确的测量和比较后,如何才能更好地纠正系统。
PID(比例-积分-微分)控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史,现在仍然是应用最广泛的工业控制器。
PID控制器简单易懂,使用中不需精确的系统模型等先决条件,因而成为应用最为广泛的控制器。
它由于用途广泛、使用灵活,已有系列化产品,使用中只需设定三个参数(Kp,Ti 和Td)即可。
在很多情况下,并不一定需要全部三个单元,可以取其中的一到两个单元,但比例控制单元是必不可少的。
关键词:机器人,机器人控制,PID,自动控制To enable the robot to complete a variety of control means various tasks and actions performed. As a computer system, the key technology, computer control technology, including a very wide range, from the robot intelligent, task description to the motion control and servo control technology. Both needed to achieve control of various hardware systems, and includes a variety of software systems. The first robot uses sequential control mode, with the development of the computer, the robot uses a computer system to integrate the functions of mechanical and electrical equipment, and the use of teaching and playback control. With the development of information technology and control technology, and expanding the scope of application of the robot, intelligent robot control technology is moving in the direction of development, there has been off-line programming, task-level language, multi-sensor information fusion, intelligent behavior control and other new technologies. Technology will facilitate the development of a variety of intelligent robots.Today's automatic control techniques are based on the concept of feedback. Elements feedback theory consists of three parts: the measuring, comparing and implementation. V ariable measurements concern, compared with expectations, with the error correction control system response regulator. The key to the theory and application of automatic control is made after the correct measure and compare, how best to correct the system.PID (proportional - integral - derivative) controller as the first practical controller has 50 years of history, and still is the most widely used industrial controller. PID controller is easy to understand, without the use of an accurate system model prerequisites, and thus become the most widely used controller.It is due to the widespread use, flexible, has a series of products, the use of simply setting three parameters (Kp, Ti and Td) can be. In many cases, it does not necessarily require all three units, which may take one to two units, but the ratio is essential to the control unit.Keywords: robots, robot control, PID, automatic control引言信息技术是当前高技术发展中的主流技术,它的发展对其它技术会产生极大的影响。
abb机器人的毕业论文

abb机器人的毕业论文引言近年来,随着工业自动化的不断发展,机器人技术在各个领域得到了广泛应用。
ABB机器人作为全球领先的工业机器人制造商之一,具有高性能、高精度和高可靠性等优势,成为了工业生产中不可或缺的一部分。
本文将深入研究ABB机器人的相关技术,探讨其在工业领域中的应用和未来的发展方向。
ABB机器人的背景ABB机器人是由瑞典和瑞士两国合资的ABB集团开发制造的。
它采用先进的传感器和控制系统,能够执行各种复杂的任务,并且具有很高的器件灵活性。
ABB机器人有着广泛的应用领域,包括汽车制造、电子制造、食品加工等。
它们可以在生产线上完成危险、重复、精密或繁琐的工作,提高生产效率,减少人力成本。
ABB机器人的关键技术1. 机器人运动控制技术ABB机器人采用先进的运动控制技术,可以精确地控制机器人的姿态和动作。
通过控制机器人的关节角度和速度,可以实现复杂的运动轨迹。
运动控制技术是ABB机器人实现高精度和高速度操作的关键。
2. 机器人感知技术ABB机器人配备了各种传感器,包括视觉传感器、力传感器、激光传感器等。
这些传感器可以帮助机器人感知环境和工件,从而根据情况做出相应的决策。
机器人感知技术的发展,大大提高了机器人的适应性和灵活性。
3. 机器人智能控制技术ABB机器人的智能控制技术是通过分析和处理传感器数据,实现机器人自主决策和学习能力的。
机器人能够根据工作环境的变化,自动调整工作姿态和操作方式,提高工作效率和质量。
ABB机器人的应用案例1. 汽车制造行业在汽车制造行业中,ABB机器人广泛应用于焊接、装配和涂装等工序。
机器人可以在高温、高电流、有毒气体等危险环境下完成焊接任务,提高生产效率和产品质量。
2. 电子制造行业ABB机器人在电子制造行业中用于半导体芯片的搬运和组装工作。
机器人具有高精度和高速度的特点,可以确保芯片组装过程中的质量和稳定性。
3. 食品加工行业在食品加工行业中,ABB机器人可以完成食品包装、分拣和搬运等工作。
毕业论文+机器人的运动与控制【范本模板】

安阳师范学院本科学生毕业论文机器人的运动与控制作者****院(系)物理与电气工程学院专业电气工程与自动化年级 2012级学号*****指导教师 ***日期 ***************学生诚信承诺书本人郑重承诺:所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料.与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意.签名:日期:论文使用授权说明本人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
签名:导师签名: 日期:机器人的运动与控制杨佩佩(安阳师范学院物理与电气工程学院河南安阳 455002)摘要:人形机器人一直是机器人领域研究的热点,它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、信息工程、自动控制工程以及人工智能和仿生学等多种学科的最新科研成果,代表了机电一体化的最高成就,是目前科技发展最活跃的领域之一.本课题以Bioloid机器人为实践,着重分析机器人的构成,以及它的工作原理,并控制机器人的运动状态,让我们对机器人有一定的简单了解。
|关键词:Bioloid机器人;构成;工作原理;控制1 引言1。
1课题意义人形机器人是机器人技术中的最高点,它代表了机器人技术的发展现状。
人类是在地球上最富有智慧的一种动物。
而对人类进行仿制的机器人是对高级智能形式的探索。
人形机器人可以代替人类去完成危险的或繁重的工作。
在有毒的、对人体有害的、高温的、或危险的工作环境中,人形机器人可以代替人类去完成这些工作.对于一些重复性和繁重的工作,人形机器人则完全可以代替人类保质保量的完成这些工作。
[l]人形机器人在服务业方面具有广阔的前景。
毕业论文 机器人

毕业论文机器人机器人,是指能根据预定程序或经过学习能力,自动地执行人类指令的智能化机械设备。
自20世纪40年代初期随着电子技术和计算机技术的发展而诞生以来,机器人在工业、医疗、农业、教育等领域扮演着越来越重要的角色。
本篇毕业论文将就机器人的发展现状、应用场景和未来发展趋势进行深入探讨。
一、机器人发展现状1.机器人工业机器人工业是机器人应用最为广泛的领域。
在工厂的装配、生产线、质量检验等领域,机器人已经成为必不可少的一部分。
据统计,全球每年生产出至少260万台机器人,处于世界先进水平的日本机器人已达到了140万台。
在我国智能制造的实践中,机器人也是关键技术之一。
2.机器人医疗机器人在医疗领域的应用可以分为两类,一类是手术机器人。
手术机器人的发展已经相当成熟,现在已经可以进行心脏手术、肝移植等复杂手术。
另一类是照护型机器人,通过计算机视觉和机器人技术,实现自动化护理。
3.机器人农业机器人在农业领域的应用也越来越广泛。
机器人可以实现苗种培育、自动种植、农作物检测、果实采摘等工作。
二、机器人的应用场景1.生产制造机器人在生产制造领域是广泛应用的。
它可以对特定的产品进行加工和组装,有力地提高了生产的效率和质量。
应用于汽车制造、电子制造等领域。
2.医学护理机器人在医学护理方面同样发挥着重要的作用,它们可以协助医生完成手术、进行诊断,还可以提供长期的照顾服务。
3.军事作战机器人可以在战争领域中发挥作用,可以在地面、海洋或者空中协助作战,减少了士兵的风险,同时也提高了作战效率。
三、机器人未来发展趋势1.人工智能近年来,人工智能技术的飞速发展也为机器人行业注入了新的活力。
人工智能可以帮助机器人更好地处理和分析数据,进一步改进机器人的性能和功能。
2.多功能机器人未来的机器人不仅仅只为一件事情而存在,更多的是具备多个功能的机器人,极大地提高了机器人的运用价值和使用范围。
3.生物医学生物医学领域也是未来机器人发展的重要方向,例如通过机器人帮助人类进行远程手术等,有极高的应用价值。
工业机器人技术毕业论文范文

工业机器人技术毕业论文范文现如今,随着社会经济发展,机器人开始被广泛应用于各行各业中,替工人进行一些复杂、繁重的体力劳动,能减轻人们的工作负担。
下面是由店铺整理的工业机器人技术论文范文,希望能对大家有所帮助!工业机器人技术论文范文篇一:《浅谈工业机器人在工业生产中的应用》工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。
工业机器人是自动执行工作的机器装置,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
就工业机器人在工业生产中的应用进行探讨。
关键词:工业机器人应用工业1 引言工业机器人最早应用于汽车制造工业,常用于焊接,喷漆,上、下料和搬运。
工业机器人延伸和扩大了人的手、足和大脑功能,它可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作;代替人完成繁重、单调的重复劳动,提高劳动生产率,保证产品质量。
工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统,实现生产自动化。
2 工业机器人的主要运用(1)恶劣工作环境及危险工作军事领域及核工业领域有些作业是有害于人体健康并危及生命,或不安全因素很大而不宜由人去做的作业,用工业机器人去做最合适。
例如核工厂设备的检验和维修机器人,核工业上沸腾水式反应堆燃料自动交换机。
(2)特殊作业场合和极限作业火山探险、深海探密和空间探索等领域对于人类来说是力所不能及的,只有机器人才能进行作业。
如航天飞机上用来回收卫星的操作臂;用于海底采矿和打捞的遥控海洋作业机器人。
(3)自动化生产领域早期的工业机器人在生产上主要用于机床上、下料,点焊和喷漆。
用得最多的制造工业包括电机制造、汽车制造、塑料成形、通用机械制造和金属加工等工业。
随着柔性自动化的出现,机器人在自动化生产领域扮演了更重要的角色。
下面主要针对工业机器人在自动化生产领域的应用进行简单介绍。
机器人技术论文六篇

机器人技术论文六篇机器人技术论文范文1机器人技术教育是指围绕机器人而开展的教与学活动,幼儿到成人都可以是教育对象,它以多视角、多样化的教学模式,达到寓教于乐的教育目的。
机器人技术教育的内容,并不受限于传统的教学模式。
以机器人作为教学活动的载体,不仅可以使教学具有科技含量,提升同学的学习爱好,还能培育同学的创新精神、综合实践力量和协作力量。
当然,在近年来的各类科技活动项目中,与机器人有关的项目不算许多,关于机器人的创新教学,还处于初级阶段。
因此,探究怎样通过机器人教学提高同学的创新力量,是现阶段最迫切需要解决的问题之一。
1.机器人技术教育的意义提升同学的创新力量创新力量作为一个国家、民族进步和富强的动力,在当今社会,其价值不言而喻。
我国的传统应试教育模式已被质疑多年,每年培育出的人才虽然在数量上远超西方一些国家,但其质量参差不齐,尤其是在创新力量方面不能尽如人意。
尽管近几年始终在提倡素养教育,却仍旧无法转变现状。
因此,同学创新力量的培育至关重要。
随着机器人教育活动日益普及,它在培育青少年制造力过程中凸显的优势已受到各界关注。
机器人教育围绕同学因材施教,老师只扮演引导者的作用,传授最基本的理论学问,剩下的需要同学通过动手实践来猎取新的学问和信息。
对于一些问题,同学必需给出自己的创新解决方案,这样可以培育同学的制造性思维力量。
2.提高同学的学习动机和爱好爱因斯坦说过:“对一切来说,只有喜爱才是最好的老师,它远远赛过责任感。
”这表明白爱好的培育对于学习的重要性。
由于有爱好,所以会专注,同学学习效率的凹凸在很大程度上取决于是否有学习爱好。
机器人技术可以提高同学的学习爱好,并转变传统的教育模式和理念,以玩带学,在消遣中、在奇怪心的驱使下,让同学主动去学习。
3.增加团队合作意识机器人竞赛活动所需要的学问相当广泛,完成这个任务需要让同学分成组,由组内成员一同探究学习。
假如某一成员有了新发觉,大家可以一起共享、争论、协商,共同进步和学习,组与组之间进行比拼。
《机器人控制理论与技术》课程论文_SLAM技术发展及研究综述

SLAM技术发展及研究综述摘要:本文对SLAM(同时定位与地图创建)的技术发展进行综述,介绍SLAM 技术的发展历程,对SLAM问题进行了数学描述,对现在的几种SLAM技术的实现方法进行论述,简单介绍SLAM技术的工作原理,对现在遇到的关于SLAM 的技术难点进行叙述,进一步探讨了SLAM技术的发展方向。
关键词:同时定位与地图创建、自主导航、地图创建一.引言移动机器人的同步定位与地图创建(Simultaneous Localization and Mapping ,简称SLAM)作为当前移动机器人定位技术的最主流的研究方法之一,它最早是由Randall Smith 和Peter Cheseseman 在1988年发表的论文当中提出来在他们的论文中,利用移动机器人的运动方式和装置的传感器获得的测量数据,分别设计了移动机器人的运动模型和观测模型,结合概率学的贝叶斯理论,实现了对轮式移动机器人在未知环境中的运动状态进行实时估计。
Leonard 和Durrant-Whyte 在他们的研究中指出,所有移动机器人导航的基本过程可以总结为三个最基本的关键问题,即“Where am I now?”、“What is the structure of my environment?”以及“How can I get that target position?”,这三个问题的实质指的就是机器人定位和地图创建、障碍物的识别和避免,以及机器人导航路径规划问题。
SLAM 问题的解决直接影响着后面两个问题能否正确处理。
所以说,移动机器人的同步定位与地图创建是实现机器人自主导航,提高机器人的智能化水平的关键和首要解决的基础性难题。
二.研究发展现状自从19世纪60年代,尼尔森等人将人工智能的方法结合到机器人的自动导航开始,移动机器人的定位技术的研究就开始走向了广大的研究者和工程师们的视野中,拉开了这项技术研究高潮的序幕。
然而早期的定位技术由于研制的传感器种类有限,精度不高以及相关的理论尚未成熟的原因,其试验和应用范围都受到了很大的限制。
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机器人技术论文机器人技术论文摘要为使机器人完成各种任务和动作所执行的各种控制手段。
作为计算机系统中的关键技术,计算机控制技术包括范围十分广泛,从机器人智能、任务描述到运动控制和伺服控制等技术。
既包括实现控制所需的各种硬件系统,又包括各种软件系统。
最早的机器人采用顺序控制方式,随着计算机的发展,机器人采用计算机系统来综合实现机电装置的功能,并采用示教再现的控制方式。
随着信息技术和控制技术的发展,以及机器人应用范围的扩大,机器人控制技术正朝着智能化的方向发展,出现了离线编程、任务级语言、多传感器信息融合、智能行为控制等新技术。
多种技术的发展将促进智能机器人的实现。
当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。
反馈理论的要素包括三个部分:测量、比较和执行。
测量关心的变量,与期望值相比较,用这个误差纠正调节控制系统的响应。
这个理论和应用自动控制的关键是,做出正确的测量和比较后,如何才能更好地纠正系统。
PID(比例-积分-微分)控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史,现在仍然是应用最广泛的工业控制器。
PID控制器简单易懂,使用中不需精确的系统模型等先决条件,因而成为应用最为广泛的控制器。
它由于用途广泛、使用灵活,已有系列化产品,使用中只需设定三个参数(Kp,Ti和Td)即可。
在很多情况下,并不一定需要全部三个单元,可以取其中的一到两个单元,但比例控制单元是必不可少的。
关键词:机器人,机器人控制,PID,自动控制第1章引言机器人控制的关键技术关键技术包括:(1)开放性模块化的控制系统体系结构:采用分布式CPU计算机结构,分为机器人控制器(RC),运动控制器(MC),光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。
机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。
机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能,而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。
(2)模块化层次化的控制器软件系统:软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux 上,采用分层和模块化结构设计,以实现软件系统的开放性。
整个控制器软件系统分为三个层次:硬件驱动层、核心层和应用层。
三个层次分别面对不同的功能需求,对应不同层次的开发,系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成,这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。
(3)机器人的故障诊断与安全维护技术:通过各种信息,对机器人故障进行诊断,并进行相应维护,是保证机器人安全性的关键技术。
第2章机器人PID控制2.1 PID控制器的组成PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。
其输入e (t)与输出u (t)的关系为u(t)=Kp(e((t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt)式中积分的上下限分别是0和t,因此它的传递函数为:G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s);其中Kp为比例系数;TI为积分时间常数;TD为微分时间常数。
它由于用途广泛、使用灵活,已有系列化产品,使用中只需设定三个参数(Kp,Ti和Td)即可。
在很多情况下,并不一定需要全部三个单元,可以取其中的一到两个单元,但比例控制单元是必不可少的。
首先,PID应用范围广。
虽然很多工业过程是非线性或时变的,但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统,这样PID就可控制了。
其次,PID参数较易整定。
也就是,PID参数Kp,Ti和Td可以根据过程的动态特性及时整定。
如果过程的动态特性变化,例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化,PID参数就可以重新整定。
2.2 PID控制器的研究现状虽然有这些缺点,PID控制器是最简单的有时却是最好的控制器。
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。
同时,控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。
智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。
一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。
控制器的输出经过输出接口、执行机构,加到被控系统上;控制系统的被控量,经过传感器,变送器,通过输入接口送到控制器。
不同的控制系统,其传感器、变送器、执行机构是不一样的。
比如压力控制系统要采用压力传感器。
电加热控制系统的传感器是温度传感器。
目前,PID控制及其控制器或智能PID控制器(仪表)已经很多,产品已在工程实际中得到了广泛的应用,有各种各样的PID控制器产品,各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器,其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。
2.3 PID控制器的不足在一些情况下针对特定的系统设计的PID控制器控制得很好,但它们仍存在一些问题需要解决:如果自整定要以模型为基础,为了PID参数的重新整定在线寻找和保持好过程模型是较难的。
闭环工作时,要求在过程中插入一个测试信号。
这个方法会引起扰动,所以基于模型的PID 参数自整定在工业应用不是太好。
如果自整定是基于控制律的,经常难以把由负载干扰引起的影响和过程动态特性变化引起的影响区分开来,因此受到干扰的影响控制器会产生超调,产生一个不必要的自适应转换。
另外,由于基于控制律的系统没有成熟的稳定性分析方法,参数整定可靠与否存在很多问题。
因此,许多自身整定参数的PID控制器经常工作在自动整定模式而不是连续的自身整定模式。
自动整定通常是指根据开环状态确定的简单过程模型自动计算PID参数。
PID在控制非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程时,工作地不是太好。
最重要的是,如果PID控制器不能控制复杂过程,无论怎么调参数都没用。
第3章PID控制的原理和特点3.1 PID控制的原理在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节。
PID控制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。
即当我们不完全了解一个系统和被控对象,或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术。
PID 控制,实际中也有PI和PD控制。
PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
比例(P)控制比例控制是一种最简单的控制方式。
其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。
当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。
积分(I)控制在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。
对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。
为了消除稳态误差,在控制器中必须引入积分项。
积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。
这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。
因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分(D)控制在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。
自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。
其原因是由于存在有较大惯性环节或有滞后组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。
解决的办法是使抑制误差的作用的变化超前,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。
这就是说,在控制器中仅引入比例项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是微分项,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。
所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
3.2 PID控制的特点在PID 控制中,积分控制的特点是:只要还有余差(即残余的控制偏差)存在,积分控制就按部就班地逐渐增加控制作用,直到余差消失。
所以积分的效果比较缓慢,除特殊情况外,作为基本控制作用,缓不救急。
微分控制的特点是:尽管实际测量值还比设定值低,但其快速上扬的冲势需要及早加以抑制,否则,等到实际值超过设定值再作反应就晚了,这就是微分控制施展身手的地方了。
作为基本控制使用,微分控制只看趋势,不看具体数值所在,所以最理想的情况也就是把实际值稳定下来,但稳定在什么地方就要看你的运气了,所以微分控制也不能作为基本控制作用。
比例控制没有这些问题,比例控制的反应快,稳定性好,是最基本的控制作用,是“皮”,积分、微分控制是对比例控制起增强作用的,极少单独使用,所以是”毛”。
在实际使用中比例和积分一般一起使用,比例承担主要的控制作用,积分帮助消除余差。
微分只有在被控对象反应迟缓,需要在开始有所反应时,及早补偿,才予以采用。
只用比例和微分的情况很少见。
第4章PID控制器的参数整定PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。
它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。
PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类:一是理论计算整定法。
它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。
这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改。
二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。
PID控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。
三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。
但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数,都需要在实际运行中进行最后调整与完善。
现在一般采用的是临界比例法。
利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下:(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作;(2)仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时的比例放大系数和临界振荡周期;(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
总结机器人控制系统是机器人的大脑,是决定机器人功能和性能的主要因素。
机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务的装置,它是机器人的心脏,决定了机器人性能的优劣。
机器人技术涉及计算机、电子、控制等多学科专业,是近年来高新技术发展的一个重要领域和研究热点。
随着机器人技术的发展,机器人应用领域的不断扩大,对机器人的性能提出了更高的要求,因此,如何有效地将其他领域(如图像处理、声音识别、最优控制、人工智能等)的研究成果应用到机器人控制系统的实时操作中,是一项富有挑战性的研究工作.而具有开放式结构的模块化、标准化机器人控制器的研究无疑对提高机器人性能和自主能力、推动机器人技术的发展具有重大意义。