在KUKA KR6 R900机械手的线性控制中,我们进行了多项近似,以便对控制问题进行线性分析。关键近似包括将每个关节视为独立,并假设每个关节致动器的惯性是恒定的。然而,这种简化可能导致工作空间内阻尼不均匀及其他负面影响。为了解决这些问题,我们引入了一种复杂的控制律,其增益随时间变化,以保持系统处于临界阻尼状态。这种线性化控制方案通过消除非线性控制项来抵消受控系统中的非线性效应,从而使闭环系统表现为线性特性。基于KUKA KR6 R900机械手,提出了这一线性化控制系统的案例研究。参考文献:John J. Craig,《机械手的非线性控制》,Pearson。
KUKA KR6 R900机械手的线性化控制系统研究
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模型文件:
TwoTank.mdl: Simulink 模型文件
T2Tank.m: 双罐系统 S 函数文件
T2TankControl.m: 控制器 S 函数文件
GPCcoef.m: 计算 GPC 系数的函数文件
Radial.m: 计算 sign(x)sqrt(|x|) 的函数文件
使用方法:
用户可以修改参考信号(阶跃函数)的最终值,但需要注意的是,该值不应偏离平衡点太多,以确保线性化模型的有效性。
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提取线性化模型的方法:
使用 linearize 函数:Matlab 提供了 linearize 函数,可以从非线性模型中提取线性化模型。该函数需要提供非线性模型以及线性化点的信息。
手动推导:对于简单的系统,可以通过手动推导线性化方程来获得线性化模型。
线性化模型的应用:
控制器设计:线性化模型可以用于设计线性控制器,例如 PID 控制器。
系统分析:线性化模型可以用于分析系统的稳定性、响应时间和带宽等特性。
注意事项:
线性化模型仅在工作点附近有效。
线性化过程可能会丢失原始非线性系统的一些重要信息。
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