基于Simulink的复合驱动机器人关节臂试验系统仿真分析

由仿真结果可知:在重载扭矩50000N●mm扰动的情况下,阶跃信号激励响应的超调量为20%～30%,阶跃响应上升时间不超过0.2s,响应收敛过渡时间为1s,系统响应收敛,响应时间很快。由此仿真结果可以看出,各项参数设置合理。
4.2系统仿真模型的PID仿真与优化

建立复合驱动机器人关节臂试验系统PID仿真模型如图5所示。PID控制器的参数整定采用工程整定方法,在Simulink模型仿真中,运用pattern search算法、latin hypercube搜索方法,设计出高性能的PID控制器,得出优化的PID控制器参数为K_p=0.0919,K_i=0.1138,K_d=0.166,其阶跃激励响应曲线如图6所示。

由仿真结果可知:在重载扭矩50000N●mm扰动的情况下,阶跃信号激励的响应上升时间小于0.1s,超调量小于1%,过渡时间小于0.2s,系统响应收敛,对输入的激励信号表现出了很高的位置跟踪精度和很快的响应速度,远远优于未加PID控制器的系统响应,达到了很好的优化效果。

5 结束语
通过对复合驱动机器人关节臂试验系统建立数学建模,在Matlab/Simulink中对系统建立PID仿真模型并优化。由仿真结果可知:复合驱动控制试验系统经PID优化后,可使该系统同时具有定位精度高和驱动能力强的优点,能够承受50000N●mm的重载扭矩扰动,对重载输入信号表现出很高的跟踪精度(1%)和响应速度(0.2s),实现了快速响应的小体积高精度重载复合驱动机器人关节臂试验系统的设计与理论研究,为复合驱动控制技术提供了理论依据。

参考文献:
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