機械人關節空間阻抗控制律是基於什麼樣的思想得到的? 為什麼跟機械人關節PD控制的公式一樣?

時間 2021-05-31 08:48:27

1樓:桂凱

首選,阻抗控制中是改變外界環境接觸力(比如使用者施加的力)與系統位移間的比例關係

假定一系統的傳遞函式如下,這裡的F是使用者施加的外力,F/X就是使用者感覺到的阻抗。當M,B,K的值都較小時,系統的阻抗較小,使用者很容易推動整個系統。

接下來,在系統裡加個電機,並設計PD控制器

此時,系統為了保證Xd的控制精度,會盡量壓制F的作用,在使用者角度,F/X大大減小了,系統的阻抗增加。

所以,PD控制本身就是在調節系統的阻抗特性

同樣的道理,機械人上伺服靜止後,人很難推動它,這是因為裡面PD控制相關的增益設得較大;如果我們把增益設的很小,機械人的阻抗還是會下降的,使用者可以推動它。

2樓:段晉軍

阻抗控制的形式是乙個二階微分方程。關於阻抗和導納的區別可以看Frank Park(TRO主編)2023年寫的書MR,書中講的很清楚。也可以看我做的實驗http://

3樓:Ramoflaple

哈哈,我也遇到過這個迷惑,我是這麼說服自己區分這兩個概念的,機械人做自由運動時就叫pd控制,和環境進行力互動時叫阻抗控制。還有乙個區別是自由運動時我們希望機械人完美跟蹤給定軌跡,希望它表現出高剛度,獲取高頻寬,所以pd引數會設定的很大。而在與環境進行力互動時,希望機械人表現的比較柔順,所以pd(阻抗)引數比自由運動時候小很多。

4樓:老馬走好

簡單地說,主要是為了構造二階系統。

如果熟悉經典控制的理論,我們知道對於二階系統,我們的工具很完備。傳遞函式各項引數也有很直觀的物理意義,比如彈性係數,阻尼,週期。很容易去控制時域和頻域響應。

對於阻抗控制,我們首先要做動力學補償。只有整個系統只剩二次微分,加上零次和一次微分(就是所謂PD項)正好可以構成二階系統。然後所有對二階系統的分析都可以直接拿來用。

在機械世界,二階系統就是乙個彈簧加阻尼的系統。四處可見,因此這樣的系統也十分符合人的對物理世界的直覺。這點對於機械人控制也許不重要,但也算是乙個優點。

至於為什麼關節PD控制一毛一樣!

道理差不多,也是構造二階系統。只不過,位置控制來說,輸入時力,輸出是位置。對阻抗控制(力控制)相反,輸入是位置,輸出是力。

5樓:xiaohedongliu

趙敏的文章我也看了,寫的不錯。我認為他說的導納控制,也就是常說的PID控制,不過有區別。在機械手末端加上力感測器,控制器中設定標準的觸覺力值,作為Fd,機械手末端與外部接觸力是F,兩者差訊號做PID計算得到DX,DX與之前的X(K)之和作為新的位置X(K+1)控制機械手的位置。

用俗話說就是如果機械手接觸力大,那麼我就將機械手的位置超著機械手施加力相反的方向調整卸掉接觸力,反之增加(見:裝配機械人作業過程控制系統應用與軟體開發圖2-14)。我已經在微控制器控制舵機上實現。

而阻抗控制通過M*DX(二階導)+B*DX(一階導)+K*DX=TD-T公式計算。DX=X(目標)-X(實際)。TD目標力矩,T實際力矩。

我們做個假設,假設低速,阻抗公式變為:K*DX=TD-T。若TD>T,則DX>0,故X(目標)在原X上增大,若TD

(參考:三自由度水下機械手

6樓:葡萄柚在思考

其實我覺得思想不一樣,位置pd控制的目的是要減小軌跡誤差,而阻抗控制目的是要通過一定的位置誤差來達到力柔順性,這個位置pd控制看上去公式是這樣,其實裡面涉及到電機的控制沒那麼簡單

7樓:PilgrimYuan

在地鐵上給你簡單回答一下:

Impedance control只是在形式上跟PD類似,但實際上兩者是不一樣的東西。Impedance強調的是一種力矩和位置之間的關係,通常就是彈性加阻尼,其實現方式一般就是力矩控制實現和位置控制實現兩種。

以力矩控制為例,用公式來對比一下:

PD: C=k_p*(tau_d-tau)+k_d*(tau_d'-tau')

Impedance: C=k*(theta-theta_0)+b*theta'

看懂了嗎?PD的控制量由力矩期望值和實際力矩值決定,而Impedance的控制量由位置決定,兩者只是形式類似而已。

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notsure 完全不一樣,乙個是手段乙個是目的。從題目中就可以看出來,基於 動力學的控制和機械人的 力 控制,說明了動力學是機械人控制的一種手段,而力控制是機械人控制的其中一種目的。動力學說白了就是機械人驅動力和運動之間的關係,是客觀存在的機械人物理規律。如果可以掌握完整的機械人動力學資訊,我們就...

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