柔性机械臂运动速度的PI控制策略

摘要

柔性机械臂和柔性负载会随着机械臂位姿的改变，导致转动惯量等具体参数发生改变，进而对伺服驱动系统的输出转速产生影响.采用相同阻尼系数的极点配置方法对驱动系统的比例-积分（proportional-integral,PI）控制器参数进行调节，使PI控制器随机械臂位姿改变自动调节参数，动态稳定电动机输出转速.根据拉格朗日原理和连续体振动理论建立数学模型，通过状态方程获得传递函数，采用相同阻尼系数极点配置方法调节PI控制器参数，应用到转速环控制中.分析阻尼系数与自然频率对系统谐振峰值、谐振频率和带宽的影响.通过数值仿真证明，合理调节阻尼系数可以减小伺服驱动系统转速波动.通过与齐格勒-尼科尔斯法则自整定（Ziegler-Nichols self-tuning,Z-N）方法的对比，表明相同阻尼系数的极点配置方法使系统达到稳定的时间更短.

关键词

柔性机械臂 / 柔性负载 / PI控制器 / 相同阻尼系数极点配置法 / 伺服驱动系统