基于Simulink的復合驅動(dòng)機器人關(guān)節臂試驗系統仿真分析

由仿真結果可知:在重載扭矩50000N●mm擾動(dòng)的情況下,階躍信號激勵響應的超調量為20%～30%,階躍響應上升時(shí)間不超過(guò)0.2s,響應收斂過(guò)渡時(shí)間為1s,系統響應收斂,響應時(shí)間很快。由此仿真結果可以看出,各項參數設置合理。
4.2 系統仿真模型的PID仿真與優(yōu)化

建立復合驅動(dòng)機器人關(guān)節臂試驗系統PID仿真模型如圖5所示。PID控制器的參數整定采用工程整定方法,在Simulink模型仿真中,運用pattern search算法、latin hypercube搜索方法,設計出高性能的PID控制器,得出優(yōu)化的PID控制器參數為K_p=0.0919,K_i=0.1138,K_d=0.166,其階躍激勵響應曲線(xiàn)如圖6所示。

由仿真結果可知:在重載扭矩50000N●mm擾動(dòng)的情況下,階躍信號激勵的響應上升時(shí)間小于0.1s,超調量小于1%,過(guò)渡時(shí)間小于0.2s,系統響應收斂,對輸入的激勵信號表現出了很高的位置跟蹤精度和很快的響應速度,遠遠優(yōu)于未加PID控制器的系統響應,達到了很好的優(yōu)化效果。

5 結束語(yǔ)
通過(guò)對復合驅動(dòng)機器人關(guān)節臂試驗系統建立數學(xué)建模,在Matlab/Simulink中對系統建立PID仿真模型并優(yōu)化。由仿真結果可知:復合驅動(dòng)控制試驗系統經(jīng)PID優(yōu)化后,可使該系統同時(shí)具有定位精度高和驅動(dòng)能力強的優(yōu)點(diǎn),能夠承受50000N●mm的重載扭矩擾動(dòng),對重載輸入信號表現出很高的跟蹤精度(1%)和響應速度(0.2s),實(shí)現了快速響應的小體積高精度重載復合驅動(dòng)機器人關(guān)節臂試驗系統的設計與理論研究,為復合驅動(dòng)控制技術(shù)提供了理論依據。

參考文獻:
[1] 劉寶廷.步進(jìn)電動(dòng)機及其驅動(dòng)控制系統[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1997.
[2] 董繼先,吳春英.流體傳動(dòng)與控制[M].北京:國防工業(yè)出版社,2010.
[3] 趙應樾.液壓馬達[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2000.
[4] 李琳.基于Simulink的數控機床高階伺服系統建模與仿真[J].機械與電子,2007,(9):22-25.