理论教育 阻抗参数的仿真研究及调整优化

阻抗参数的仿真研究及调整优化

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:为得到阻抗参数变化时对系统性能的影响,采用上述的基于位置的阻抗控制方法。针对式(3-7)给出的期望轨迹,分别选取不同的阻抗参数得到的仿真结果如图5-6~图5-10所示,左图为力跟踪曲线;右图为位置曲线。图5-6 基于位置的阻抗控制仿真图(一)图5-7中,Md=100kg、Bd=500N·s/m、Kd=3000N/m,从图中可以看出,力的稳态值处于小波动状态,是由于Md取值过大,在由自由空间到约束空间过渡过程中,系统变得不稳定。

阻抗参数的仿真研究及调整优化

为得到阻抗参数变化时对系统性能的影响,采用上述的基于位置的阻抗控制方法。针对式(3-7)给出的期望轨迹,分别选取不同的阻抗参数得到的仿真结果如图5-6~图5-10所示,左图为力跟踪曲线;右图为位置曲线。

图5-6中,Md=10kg、Bd=500N·s/m、Kd=3000N/m,从图中可以看出,操作臂控制系统由自由空间到约束空间过渡过程比较稳定,力的稳态波动很微小。

图5-6 基于位置的阻抗控制仿真图(一)

图5-7中,Md=100kg、Bd=500N·s/m、Kd=3000N/m,从图中可以看出,力的稳态值处于小波动状态,是由于Md取值过大,在由自由空间到约束空间过渡过程中,系统变得不稳定。

图5-7 基于位置的阻抗控制仿真图(二)

图5-8中,Md=10kg、Bd=80N·s/m、Kd=3000N/m,从图中可以看出,力表现出不稳定现象,是由于Bd取值过小,在由自由空间到约束空间过渡过程中,力出现抖动现象。

图5-8 基于位置的阻抗控制仿真图(三)(www.daowen.com)

图5-9中,Md=10kg、Bd=500N·s/m、Kd=10N/m,从图中可以看出,当Kd取值过小时,在由自由空间到约束空间过渡过程中,力波动范围较大,但力的稳态值较好。

图5-10中,不能实现稳定的阻抗控制,是由于阻抗参数选取不当,不满足式(5-28)的条件,从图中可以看出,系统由自由空间到约束空间的过渡过程变得极不稳定。

图5-9 基于位置的阻抗控制仿真图(四)

图5-10 基于位置的阻抗控制仿真图(五)

由上面的仿真结果可以看出阻抗控制模型参数(Md、Bd、Kd)必须根据任务要求实时调整:较大的目标惯性矩阵Md将会对环境产生大的冲击运动,导致轨迹误差较大,系统响应慢;Bd越大系统响应越慢,超调量越小,能量消耗越大;Kd值越小,力控制稳态误差越小,系统响应越慢,反之,轨迹跟踪精度越高。

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