羅良玉外文翻譯已改

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1、使用冗余機(jī)器人的人工有限驅(qū)動控制ANATOLELOKSHINJPL,Pasadena,California,U.S.A.andSUKHANLEEUSC,LosAngeles,California,U.S.A.(Received:3May1989)譯者：羅良玉摘要：本文介紹了一種新的機(jī)械操縱控制方法，它允許使用外部的精確線性化技術(shù)（EEL）的情況下，當(dāng)然執(zhí)行器的局限性也不容忽視。通過引入額外自由度的系統(tǒng)傳遞函數(shù)，該方法允許致動器在初始總預(yù)置運動是在飽和模式下工作的，然后自動切換到精細(xì)定位高增益線性模式（定位）的跟蹤它的誤差小。該技

2、術(shù)是一個更有效的使用致動器的方法，從而可以使工業(yè)上更小和更輕的電機(jī)系統(tǒng)的動力學(xué)特性沒有明顯的損失。關(guān)鍵詞：控制理論、機(jī)械臂、精確的外部線性化技術(shù)、致動器。1簡介控制理論的最新發(fā)展已使人們清楚了解人工冗余的系統(tǒng)冗余的重要性。最廣為人知的例子是冗余的結(jié)構(gòu)驅(qū)動機(jī)器人的操縱使用。通過利用系統(tǒng)內(nèi)部的運動，可以實現(xiàn)障礙或回避。此外可以應(yīng)用一種具有非線性系統(tǒng)的人工冗余概念控制。通過引入本地反饋，一些'內(nèi)部'的運動控制系統(tǒng)成為隱形為其輸入-輸出映射在一些制度中的操作，使成為其他的關(guān)鍵。在本文中，我們演示如何將這種方式使用的人工冗余用于硬限制為可

3、用驅(qū)動機(jī)器人的控制。眾所周知，即選用合適的非線性反饋法可以使一個機(jī)器人手臂的行為，為一組解耦的雙集成的輸入輸出檢測。有幾種技術(shù)可以允許這樣的轉(zhuǎn)變。EEL的機(jī)械操縱一個很好的討論，請參閱[10]家專賣店[5]通常在所有這些方法，執(zhí)行器的限制，避免通過選擇合適的軌跡，更小的載荷等，飽和執(zhí)行器被視為一種必要的惡，希望它是偶然的，的實際信號所需的都不是很不同的。這樣的假設(shè)的提出嚴(yán)格限制了，對操作臂的性能，因為它是一個顯著的實用優(yōu)點操作致動器在其最大的水平盡可能長的[6]。[14]時間最優(yōu)操縱器要求至少一個關(guān)節(jié)在任何一個時間是飽和的。作為

4、一個較為平淡的例子，通常需要良好的伺服系統(tǒng)驅(qū)動的限制，在最初的總的定位模式，同時提供了高精確的線性性能在一個小的錯誤的最終定位或跟蹤模式。圖1顯示了一個階躍函數(shù)輸入一的雙積分廠與PD控制器執(zhí)行器的反應(yīng)清楚地說明了執(zhí)行器效率的重要性飽和的議案。人們可以看到，致動器的動態(tài)范圍的90％的過程中使用的第一個5％的系統(tǒng)的瞬態(tài)。因此，大部分的時間致動器的嚴(yán)重的未充分利用。過程中的初始運動階段時，誤差大，飽和執(zhí)行器，但是如果不引起任何明顯的損失，系統(tǒng)的動態(tài)性能，更小的電機(jī)，這將導(dǎo)致一個更有效的操作。時間圖1。PD控制：轉(zhuǎn)矩這是眾所周知的，系統(tǒng)

5、的性能在飽和時大多周圍的非線性連結(jié)[3]由對應(yīng)的傳遞函數(shù)定義。在一個傳統(tǒng)的單回路系統(tǒng)中，這作為返回配給開環(huán)傳遞函數(shù)的線性系統(tǒng)的功能是相同的。輸出關(guān)系在一個線性模式的誤差和非線性操作錯誤是大是小，取決于相同的傳遞函數(shù)。因此，該系統(tǒng)的輸入這種缺乏自由地塑造了系統(tǒng)的響應(yīng)程度嚴(yán)重限制的線性控制器，允許即使偶爾有一些執(zhí)行器飽和度[12]。一個額外的反饋回路的非線性元件的周圍引入一個額外的插入系統(tǒng)的設(shè)計的自由度，并允許一個去耦的線性和非線性的輸入-輸出關(guān)系[8]。但是，在硬限制致動器的情況下，嵌入到結(jié)構(gòu)本身非線性，因此，一個單獨的反饋回路不

6、能提供周圍的非線性。在本文余下部分，我們描述了一種新方法，它允許操縱容忍顯著的飽和度，其線性的動力性能沒有損失。[10][11，12]該方法的基礎(chǔ)上描述和以前報告的非線性動態(tài)補(bǔ)償一樣的。第2節(jié)中我們SISOLTI系統(tǒng)，這種控制器特別是為發(fā)展的一種雙積分系統(tǒng)集成機(jī)構(gòu)，盡可能精確外部線性化，由于是機(jī)器人控制特別感興趣的案例。第3節(jié)中方法被擴(kuò)大'修改計算扭矩技術(shù)開發(fā)的作者通過MIMO非線性機(jī)器人動力學(xué)的情況。節(jié)4介紹了與致動器限制的平面兩臂計算機(jī)模擬的結(jié)果。附錄載有一些正式的證據(jù)。2.SISO系統(tǒng)具有飽和性通常要求對控制系統(tǒng)的設(shè)計，如

7、快速響應(yīng)和深反饋循環(huán)，該循環(huán)周圍通常受到的嚴(yán)重制約因素的實際考慮系統(tǒng)應(yīng)允許偶爾執(zhí)行器（放大器等），飽和度。通?？焖?、高增益系統(tǒng)變得不穩(wěn)定下飽和度[4]的轉(zhuǎn)儲的系統(tǒng)變得過于緩慢。事實上，讓其中一個具有由PID控制器控制的雙集成處理器。由于裝置本身的強(qiáng)積分行動，PD控制器就足夠了。讓它應(yīng)要求提供轉(zhuǎn)儲的系統(tǒng)瞬態(tài)無超調(diào)，通常是機(jī)械手的議案的理由。PD控制器的拉普拉斯表達(dá)式是（1)一個集成結(jié)構(gòu)雙系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為(s)：/s2,(2)然后獲得K定義所需的交叉頻率協(xié)調(diào)，通常是從噪聲和高頻協(xié)調(diào)的模式的注意事項[7]中選擇。提供一個閉環(huán)響應(yīng)無

8、超調(diào)，ωc的選擇，如6dB/倍頻程斜率（S）Bode圖的的交叉0分貝的軸在大會前至少二十年。因此：(3)讓ωc=30，然后一個合理的控制器選擇是C（s）=30（s+0.1）。的系統(tǒng)，包括一個飽和元件，可以通過以下來表示的流程圖，圖圖2。具有飽和的線性系統(tǒng)。圖2。