[发明专利]一种针对机器人的耦合前馈控制方法

摘要

本发明公开了一种针对机器人的耦合前馈控制方法，包括以下步骤：步骤一、机器人各关节伺服驱动器与一个PID反馈控制器和一个速度、加速度前馈控制器相连；步骤二、对除被控关节电机以外的其他关节电机期望转角作一阶、二阶微分并将一阶微分乘以对应速度前馈增益、二阶微分乘以对应加速度前馈增益，求和得到耦合前馈控制指令；步骤三、将步骤一得到的反馈控制指令、前馈控制指令与步骤二得到的耦合前馈控制指令相加，输出给被控关节电机的伺服驱动器。采用本方法可无需复杂的动力学运算便实时补偿关节间的耦合扰动，进而提高机器人在高速度、高加速度应用场合的运动控制精度。

主权项

1.一种针对机器人的耦合前馈控制方法，其特征在于包括以下步骤：(a)将机器人各关节控制电机分别与一个伺服驱动器相连并且将每一个伺服驱动器分别与各关节控制电机的前馈控制器和反馈控制器以及耦合前馈控制器相连，所述的反馈控制器采用PID控制器，前馈控制器采用速度、加速度前馈控制器；所述的前馈控制器根据与被控关节相连的电机期望位置值计算得到每个电机的前馈控制指令；所述的反馈控制器根据与被控关节相连的电机输出的电机的实际位置值得到每个电机的反馈控制指令；所述的耦合前馈控制器读取与被控关节相连以外的其他关节相连的电机期望位置θdi(i＝1,2,…,n且i≠j)并根据下式计算得到耦合前馈控制指令；针对共有n个驱动关节的机器人，当被控关节为关节j时，对关节i(i≠j,i≤n)电机期望转角分别作一阶、二阶微分并将一阶微分乘以对应速度前馈增益、二阶微分乘以对应加速度前馈增益，二者求和得到关节i对关节j的耦合前馈补偿指令，则其他n‑1个关节对关节j的耦合前馈补偿为：式中，a_ij与b_ij分别表示关节i作用于关节j的加速度前馈增益与速度前馈增益，与分别表示关节i电机的期望角加速度与期望角速度；(b)将所述的前馈控制指令、反馈控制指令以及耦合前馈控制指令求和通过与被控关节相连的伺服驱动器输出给电机。