擬人機器人上肢多關(guān)節控制參數整定

1．4 電機數學(xué)模型的參數確定

從前面的理論分析得到了一個(gè)電機的開(kāi)環(huán)控制時(shí)域模型，可以將實(shí)際測量得到的電機的開(kāi)環(huán)數據代入式(1)，求出電機模型中的參數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(xiàn)，如圖3所示，為便于比較同時(shí)繪出了

電機實(shí)際響應曲線(xiàn)。

由圖3可看出理論計算得到的曲線(xiàn)與電機實(shí)際曲線(xiàn)的擬合度非常好，說(shuō)明采用式(1)作為電機開(kāi)環(huán)函數完全可行。控制參數：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。因此擬人機器人手部電機開(kāi)環(huán)系統的時(shí)域響應函數為：

2 電機PID閉環(huán)控制系統仿真

從以上分析可以看出，電機開(kāi)環(huán)系統很容易受到干擾。因此在開(kāi)環(huán)的基礎上，考慮構造電機的閉環(huán)控制系統。由于PD控制系統存在靜差，PI控制系統響應時(shí)間長(cháng)，DI控制系統穩定性不好，鑒于此，下面考慮PID控制，其系統仿真模型如圖4所示。

該系統的控制效果基本上令人滿(mǎn)意，圖5是部分控制效果模擬。

由此可見(jiàn)，PID控制很好地結合了PI、PD控制系統的優(yōu)點(diǎn)，避免了他們的缺陷，使系統最終獲得了很高的控制精度、更快的響應速度、更突出的控制穩定性，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。通過(guò)對比可以看出，該系統比較完美，超調量幾乎沒(méi)有，響應時(shí)間也很短，抗干擾能力也很強。

3 結語(yǔ)

通過(guò)以上建模和仿真，找到了一個(gè)合適的控制方法，即PID控制，并且經(jīng)過(guò)調節得到的一組較好的PID控制參數為KP=0．002；KD=5；KI=0．000 000 09。按照以上參數，系統最終獲得了很高的控制精度、更快的響應速度、更突出的控制穩定性，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點(diǎn)的設計具有很重要的指導作用，同時(shí)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。