机器人系统的自适应内/外环控制的动态模块化方法
摘要：机器人学的现代应用通常涉及具有内部PI（比例-积分）或PID（比例-积分-微分）控制环路和外部用户指定控制环路的机器人控制系统。然而，现有的外部环路控制器没有考虑到机器人的动态效应，它们的有效性依赖于主观假设，即内部PI或PID控制环路足够快，并且其他基于力矩的控制算法无法在具有封闭式架构的机器人中实现。本文研究了具有内/外环路结构的机器人系统的自适应控制，充分考虑了动力学效应和系统不确定性，并且同时考虑了任务空间控制和关节空间控制。我们提出了动态模块化方法来解决这个问题，并提出了一类自适应外环控制方案，它们的作用是动态生成关节速度（或位置）指令，用于低级别关节伺服环路。在不依赖于关节伺服足够快或修改低级别关节控制器结构的主观假设的情况下，我们严格地证明了所提出的外环控制器可以确保闭环系统的稳定性和收敛性。我们还提出了几种标准关节空间直接/复合自适应控制器的外环版本，适用于刚性或柔性关节机器人，并且令人鼓舞的结论是，大多数基于力矩的机器人自适应控制器可以通过使用新的关节速度（或位置）指令的定义来设计以适应内/外环路结构。通过使用一个三自由度机械手的仿真结果展示了各种自适应外环控制器的性能，并且还提供了使用UR10机器人系统的实验结果。
作者：Hanlei Wang, Wei Ren, Chien Chern Cheah, Yongchun Xie, Shangke Lyu
论文ID：1603.05557
分类：Systems and Control
分类简称：cs.SY
提交时间：2021-12-14