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機械手工作時,各個關節進行單獨運動時,除了要能實現對不同角度進行位置控制外,有時需要機械手關節以某一角速度持續旋轉,因此需要實現關節的轉速控制。另外,由于該機械手及其控制系統的特殊性,機械手的連續運動控制問題存在以下特點:
1)機械手的機械結構以及減速器等原因,導致該機械手的關節被控對象具有較嚴重的非線性特性。由于機械手關節的不同位置處減速器摩擦力有很大區別,導致機械手在開環電壓控制下難以出現穩態轉速,而且該機械手的減速器存在彈性滯后,參數選擇不當(如位置控制增益過大)易引起小幅度振蕩,這樣給控制引入很大難度。
2)由于機械手控制系統需要遠距離通信,為了保證系統通訊的可靠性,上下位機不宜采用過高通頻率通信,而且各個關節的期望位置點列由上位機產生,固需要下位機控制方法能適應較低采樣密度的期望位置點列。
3)由于機械手運行任務需要,機械手有時需要小步長點動,有時需要以某一速度連續運動,需要控制性能兼顧關節的小步長位置控制和連續轉速控制。機械手控制還需考慮運動模式,即關節末端在直角坐標空間進行點動或連續運動,此時各關節控制需要能夠跟蹤某一期望角度曲線點列。
由于機械手在實際工作時,工具位置要在直角坐標系內進行微調尋管,機械手需要工作在頻繁啟停的模式,為了保證機械手的平滑啟動,該系統對機械手的啟動過程采用變步長處理,即啟動過程先設定一個較小的步長,運動過程中逐漸加至勻速。檢修機械手需要實現了關節的高精度位置控制和轉速控制,才能確保完成核反應堆檢修任務,對整個核反應堆安全至關重要。
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