[发明专利]一种磨抛机器人末端执行器接触力控制方法

权利要求书

1.一种磨抛机器人末端执行器接触力控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：针对打磨抛光末端执行器系统设计模糊PID控制器；

S2：改进PSO算法并优化PID控制的初值参数；

S3：基于改进PSO算法设计模糊PID控制器。

2.根据权利要求1所述的一种磨抛机器人末端执行器接触力控制方法，其特征在于，S1中的模糊PDI控制器包括模糊控制和PDI控制两个部分，所述模糊控制的输入信号为误差e和误差变化率e_c，所述PDI控制的参数为K_p、K_i、K_d、ΔK_p、ΔK_i和ΔK_d。

3.根据权利要求2所述的一种磨抛机器人末端执行器接触力控制方法，其特征在于，在满足不同的误差e和误差变化率e_c时，PDI控制的参数进行相应的调整，调整的方式如下式：

K_p＝K_p1+ΔK_p

K_i＝K_i1+ΔK_i

K_d＝K_d1+ΔK_d

式中：K_o1、K_i1、K_d1为PID控制参数K_p、K_i、K_d初值。

4.根据权利要求3所述的一种磨抛机器人末端执行器接触力控制方法，其特征在于，误差e和误差变化率e_c的论域为[-6,6]，输出变量调整PID控制参数ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d的论域为[-1,1]，将集合范围内的连续量分为七种不同段位，每个段位对应一个模糊子集，所述模糊子集用模糊语言描述为正大(PB)、正中(PM)、正小(PS)、零(ZO)、负小(NS)、负中(NM)和负大(NB)。

5.根据权利要求4所述的一种磨抛机器人末端执行器接触力控制方法，其特征在于，所述模糊控制应符合如下模糊规则：当e和e_c较小或等于0时，K_p取值较大、K_i取值较大、K_d取值中等大小；当e和e_c较大时，K_p取值较大、K_i取值为零、K_d取值较小；当e和e_c中等大小时，K_p取值较小、K_i取值适中、K_d取值适中。

6.根据权利要求5所述的一种磨抛机器人末端执行器接触力控制方法，其特征在于，所述S2中改进的PSO算法流程如下：

S21：初始化，设置粒子种群规模为SwarmSize＝100，维数Dim＝3，惯性权重为随机惯性权重，学习因子c₁＝₂＝2，搜索空间最大值V_max＝1，最小值

V_min＝-1，最大迭代次数为MaxIter＝100，同时对粒子的位置、速度初始化；

S22：采用误差绝对值时间积分性能指标为PSO算法的适应度函数，准则如下：

式中：t为时间；e(t)为系统误差；

S23：产生粒子群，粒子群对K_p1、K_i1、K_d1进行赋值，运行打磨抛光末端执行器控制系统，得到每个粒子的适应度值，通过进行对比选优，选出个体最优以及全局最优；

S24：更新粒子的位置和速度；

S25：如果达到终止条件，就输出最优解，否则进行粒子更新操作，产生新的粒子群进行下一次循环操作。