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第3期(总第87 期) 液压气动与密封 N o3(SeriaN o87)
2 001 年6 月 H ydPneum .& Seals June,2001
气动机械臂模糊控制的研究关
王宣银陶国良
摘要研究气动机械臂的模糊控制原理和实现方法,设计了机械臂的气压驱动伺服控制回路,并进行了实
验研究结果表明,模糊控制能使气动机械臂获得良好的控制性能。
关键词模糊控制气动机械臂
,发现由于气动系统驱动的惯性负载
由于气体的可压缩性大、非线性严重,不易获得和要克服的摩擦力都不大,系统处于平衡位置附近
高精度控制,因此以前在一些要求伺服控制的场合时,两腔的工作压力基本上是稳定的,而且,一般都
很少采用气压控制。随着人们对气动研究的进一步大于所设计的背压,因此,背压只在刚起动的一瞬间
深人,获得高精度气动伺服控制已成为可能[‘〕。气起作用。由于 PCM 控制是计算机直接执行的,因
动伺服控制系统可以采用电一气比例阀或伺服阀实而可考虑用指令来产生背压,通过经验来设置产生
现,也可以采用开关阀,利用脉冲调制技术实现伺服背压的指令。这样既可减少背压装置,又能起到防
控制。常用的气动脉冲调制控制有 PW M 控制和止冲击、爬行的效果。图 1 是为二自由度机械臂设
PCM 控制。本文采用气动 PCM 控制,即用有效截计的气压 PCM 驱动回路。
面积不同的开关阀组来实现对机械臂的伺服控制。 3 气动机械臂模糊控制器设计
、非线性的多变
气压 PCM 控制回路有进口节流回路、出口节量系统,获得精确的动力学模型非常困难,要实现高
流回路、旁路节流方式和背压型回路等四种。我们精度、高频响、无超调平稳控制极为困难。为了改善
控制性能而采用模糊控制。模糊控制对被控对象不
要求有准确的数学模型,仅通过被控对象的输人输
出变量的检测,进行一系列有针对性的各种可能状
态的推理和判断,并作出适应性的最优控制,以获得
良好的控制效果[[ 2l0
模糊控制基本原理
机械臂一般模糊控制原理框图如图2 所示,机
械臂模糊控制系统包括运动规划、模糊化界面、知识
基库、模糊决策逻辑和解模糊化界面等部分。
模糊控制器的结构
在模糊控制器中,一般选取误差及误差的变化
率作为它的输入变量,而把控制量的变化作为输出
图 1 二自由度机械臂气压驱动回路变量。通常将模糊控制器输人变量的个数称为模糊
控制的维数。从理论上讲,模糊控制器的维数越高,
控制越精细,但维数过高,模糊控制规则变得过于复
杂,控制算法的实现相当困难,因此,目前被广泛采
用的是二维模糊控制器[[ 3]。本文设计的是如图3 所
示的二维模糊控制器。
查询表的建立
查询表是模糊控制的核心,是模糊控制算法的
图 2 机械臂模糊控制原理最终结果的数据表现形式。在一般情况下,查询表
,流体转动及控制国家重点实验室开放基金资助
万方数据
液压气动与密封 2001 年第 3 期
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T
4 0 一
图 3 机械臂单自由度运动用模糊控制器
a) 机械臂 1 的阶跃