1.一种基于pi控制策略的机械臂柔性关节位姿变换抑振方法,其特征在于,
建立机械臂的柔性关节伺服系统动力学模型,将变参数pi控制策略应用于机械臂的柔性关节伺服系统动力学模型的速度控制中;
其中,变参数pi控制策略的参数根据机械臂柔性关节电机端、负载端的转动惯量随位姿变化来进行调整;
其中,机械臂的柔性关节伺服系统动力学模型的方程表达式为:
式中:jm表示电机转动惯量,θm表示电机转角,jl表示负载转动惯量,θl表示负载转角,tm表示电机电磁转矩,ωm表示电机角速度,tl表示负载转矩,ωl表示负载角速度,ks为传动系统扭转刚度,ts表示轴矩。
2.根据权利要求1所述的抑振方法,其特征在于,
所述机械臂柔性关节电机端的转动惯量的方程表达式为:
式中,q为关节广义位移,τi为关节i的广义力;
mij为关节i和关节j之间的耦合量系数;
dijk为关节之间的向心力项、哥氏力项系数;
gi为关节i处重力项系数;
m(q)是n×n的正定对称矩阵,称为操作臂的惯性矩阵;
3.根据权利要求2所述的抑振方法,其特征在于,
其中,mij的表达式为:
式中tp表示机器人的连杆变换矩阵。
4.根据权利要求3所述的抑振方法,其特征在于,变参数pi控制策略具有以下关系式成立:
kp=jm(2ξa1ωa1+2ξb1ωb1)
式中:kp、ki分别为pi调节器比例参数、积分参数,ωa1、ωb1表示极点的自然频率;ξa1、ξb1表示极点阻尼系数。
5.根据权利要求4所述的抑振方法,其特征在于,
采用相同幅值的极点配置法时,机械臂的柔性关节伺服系统动力学模型的闭环传递函数的零点如下式:
ξa1、ξb1取值决定了系统的最大超调量、峰值时间、调整时间;
kp、ki分别为pi调节器比例参数,z1、z2、z3表示零点的取值,ωa表示极点自然频率,j表示虚部,ξa1、ξb1表示极点配置的阻尼系数。
6.根据权利要求4所述的抑振方法,其特征在于,
采用相同阻尼系数的极点配置法时,机械臂的柔性关节伺服系统动力学模型的闭环传递函数的零点如下式:
ξ1、ωb1/ωa1取值决定了系统的最大超调量、峰值时间、调整时间;
kp、ki分别为pi调节器比例参数,z1、z2、z3表示零点的取值,ωa表示极点自然频率,j表示虚部,ξ1表示极点配置的阻尼系数,r表示阻尼比。
7.根据权利要求6所述的抑振方法,其特征在于,
采用相同实部的极点配置法时,机械臂的柔性关节伺服系统动力学模型的闭环传递函数的零点如下式:
ξa1、ωb1/ωa1取值决定了系统的最大超调量、峰值时间、调整时间;
kp、ki分别为pi调节器比例参数,z1、z2、z3表示零点的取值,ωa表示极点自然频率,j表示虚部,ξa1表示极点配置的阻尼系数,r表示阻尼比,a、b表示分子分母。