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码垛机器人残余振动的抑制方法

时间：2017-07-26 来源：机器人在线阅读：7975 原创

4.2码垛机器人残余振动的抑制方法

常规的振动抑制方法包括提高机构刚度、增加系统阻尼、采用复杂控制器等，但这会增加设计成本，同时也会增加系统的复杂程度，且会影响系统的实时控制性能。相对其它较为复杂的控制器，整形输入技术无疑是一种相对比较简单的方法，在柔性系统的残余振动抑制方面取得很好的效果。整形输入的设计方法主要有零极点对消法、脉冲响应法、灵敏度曲线法和联立约束方程法等。零极点对消法通过设置控制器的零点来消除对象的极点，从而避免不期望的动态;脉冲响应法从时域的角度说明如何抑制残余振动;灵敏度曲线法通过定义灵敏度来量化衡量整形器的鲁棒性;联立约束方程法是通过不同方程的联立实现期望的效果。

4.2.1脉冲整形输入的原理

脉冲整形输入作为一种前馈型的开环控制方法，可以实现系统的快速定位，有效的抑制系统的残余振动，并缩短系统的调节时间。脉冲整形输入的核心是构造一系列合适幅值和时滞的脉冲序列，将其与系统的输入轨迹信号进行卷积，并将经过卷积后的信号对系统进行驱动，以此抵消轨迹输入信号中引起系统自然频率振动的成分，脉冲整形输入对输入信号的整形过程如图4.6所示。

对应的时滞。脉冲序列个数的增加可提高控制系统的鲁棒性，但会导致系统响应速度的变慢。

过仿真和实验进行验证。

4.2.2最优整形输入的原理

最优控制理论主要是根据极值原理，通过对性能指标的优化而寻求目标函数最优的控制方法。动态系统对象的最优控制问题可以描述为带约束条件的泛函极值问题。若受控对象的状态方程为

其中，J为泛函数，每个控制函数都有一个值与其相对应;L为x(t)和u(t)的函数。最优控制问题就是满足式4- (24)所示状态方程的条件下，寻求最优控制函数u(t)，使式4- (25)中所示性能指标J取其最优值。解决最优控制问题的方法主要有变分法、极大值原理和动态规划等，而最优控制理论已经应用于解决最短时间控制、最省燃料控制等问题。

为实现对码垛机器人控制系统残余振动的最优控制，引进最优控制理论，研究码垛机器人从一个点运动到另一点的定位振动控制问题，以达到最优的动态性能。即要求在满足线性二次型的性能最优控制指标条件下，码垛机器人能够在运动过程中准确的跟踪给定轨迹，在运动结束时能够准确的定位于目标位置，且在目标位置处实现振动迅速衰减或不发生振动。

已知码垛机器人的微分方程为