利用數量回授理論設計U 型機器人控制器

Abstract

目前工業上用於機械掮控制系統的設計方法是將每一軸看戊是一個簡單的軸向伺服機 構。因為軸向伺服的方法忽略了整個手臂的運動和姿態Ｍ所以無法完整地描述機禁藏 手動態模式的改變情形。機械手參數的改變大的足以使傳統回授控制方法無效。結果 降低了伺服響應的速度及阻尼，限制了終端效果器的精度和速度。機械手如果採用這 種方法來控制，將會使速度極慢並且產生不必要的震動。 在任何領域，想要獲得良好性能的表現，都需要考慮更有效的動態模型，成熟的控制 技術，以及嶄新的計算機結構。不同的適應控制法則已經用在機器人的控制問題上面 ，例如，模型參考適應控制，自我調變適應控制以及適應變動控制。模型參考應應控 制的缺點在於參考模型很難選擇。自我調變適應控制以及適應變動控制有著相同的問 題，那就是線上系統判別的參數收斂速度。 本篇論文針對工研院U 型機器人提出了一個基於離線系統判別以及定量回授理論的適 應性控制器設計法則。 U 型機器人本身包含了一個由平行四連桿所形成的封閉鏈的構造，使得各軸向間相互 耦連的情形更加嚴重。為了要避免複雜的多變數解耦技巧，我們利用系統判別的方法 針對前三軸各找出一組分段線性兩階的系統模式來描述U 型機器人的動態行為。由機 器人各軸的位置及方向，我們可以利用系統判別找出系統中極點與增益的變化區間， 然後利用數量回授理論來處理這個具有參數變化的系統。系統判別的結果顯示機器人 的極點位置都在原點附近。因此，我們在適應性控制器設計之前，先做狀態回授，使 原系統較為穩定。