基於計算力矩法的機械人控制中為什麼不抵消掉慣性力?

時間 2021-06-05 23:35:52

1樓:

看到桂博 @桂凱 的回答點了進來。順便看了下題主的描述,看著題主懟天懟地各種不服氣的語氣彷彿看到了多年前的自己,從另乙個角度補充一下桂博的回答吧。

根據書上的控制律(10-15)得到的系統閉環特性公式為(10-17):

題主是希望把慣量矩陣乘以實際加速度放到 項裡面作為補償項(根據你說的「這些是非線性力,一塊把慣性力抵消了不就更方便了」),那麼你的思路就是模型部分如下:

控制律部分如下:

代進去補償的話,會得到誤差方程:

我們來看下你的思路和書上的思路有什麼差異,很明顯,你的思路得到的閉環誤差方程缺少對加速度誤差的抑制能力,表現到實際效能上,就是系統響應能力會差一些;甚至這種用實際加速度計算慣量項力來補償的思路有點打哪指哪的感覺,畢竟實際加速度並不是期望的加速度。一般關節空間軌跡指令是 ,而你只用了後面兩項作為輸入指令。

另外書上的思路得到的閉環方程是乙個二階微分方程,可以設計自己想要的期望響應,而你提出的思路推出來只是乙個彈簧阻尼系統,少了質量項,假如說需要設計期望響應的時候你打算怎麼設計呢?總的來說,你提出的控制思路相對於書上的思想並沒有任何改善,反而惡化。

你的第二個問題我就不回答了,第一是因為書有點老舊,當年的簡單演算法現在工業廠商應該用的不多了。第二是你看懂上面解答再去仔細看看第二個問題,會覺得很簡單。

這本書(《機械人學導論》)的確老了一些,但是算是一本經典,有必要沉下心來去試著理解當年作者的思想,動手推推公式。

2樓:Matlab Fans

控制率中加入期望角度theta的二階導數(期望加速度項)的目的是保證輸出位置、速度和加速度能與期望位置、速度和加速度完全相等,也只有這3項都完全相等時,才能保證輸出運動規律完全跟蹤期望運動規律。

具體分析詳見我的這篇回答。

Matlab Fans:計算力矩控制中控制率為什麼選擇這樣的格式?

3樓:桂凱

題主善於思考,只是對控制的理解較為直觀,對控制器的穩定認識不夠。

設想極端情況,動力學模型的精度是0,也就是模型全是錯的,這樣按照題主的思路,PID控制器就能對這類系統實現很好地控制,進而可以得出結論,PID適用於所有系統。這個結論顯然是錯誤的,當然,PID確實能解決控制的很多問題。

PID按照直觀感覺貌似是可以穩定地控制系統的,然而控制理論要研究的是如何理論上證明這個控制律是穩定的。這裡的一般思路就是聯合系統的動力學方程與控制律方程,結合一些穩定性判斷方法(比如李雅普諾夫方法),嚴謹證明出控制律的穩定性。

控制的目的是通過控制律來調節系統固有的機械動力學行為,來達到我們期望被控系統呈現出的動力學特性。

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