这个机床主要加工比较复杂曲面的器件。天津大学HUANG等发明的TriVariant系列机器人[12],如图1-16所示;吉林大学发明了5自由度曲面研抛混联机构JDYP51,如图1-17所示。这些机床在国内的受欢迎程度还有挺高的。
目前,对于混联机构的控制主要以现控为主,经典控制早已不适用于现在发展的需求,现控主要以线性控制和非线性控制。控制的方法也有很多,比如模糊控制,专家控制,神经网络控制,PID控制,滑模控制,自学习控制等等。其中用的最广泛的属于PID控制,PID控制结构简单,相对来说容易实现。PID控制器是一种线性控制器,它根据给定值与实际输出值构成控制偏差。PID控制器有三个环节:比例环节,积分环节,微分环节。比例环节主要作用是成比例地反应控制系统的偏差信号,偏差产生后,控制器产生控制作用,用来减少偏差;积分环节主要用来消除静态误差,提高系统的无差度;微分环节用来消除系统的动态偏差,加快系统运作的速度,减少调节的时间。然而,对于非线性耦合系统,PID控制很难得到很精确的控制。模糊控制虽然控制较为简单,它的鲁棒性比较好,但是与它的名称一样,处理信息比较的模糊,其的精确度却是不敢恭维。自适应控制虽然能保持系统的最优状态,但是对于参数的不确定和存在摩擦力等的系统的误差,自适应控制虽然能保持系统的参数不确定性,但是却不能保证系统处于长时间的稳定状态[13]。
滑模控制却解决了上述控制所出现的问题,滑模控制对被控系统精确度的要求不高,且具有很强的鲁棒性能,响应速度快,性能方面比较强。对于生产过程出现的误差,不稳定等问题,滑模控制有着独到的优势,所以,本文采用的滑模控制系统来实现系统的跟踪。
而对于本文的重点内容,是对扰动观测器的设计。对于电泳涂装输送系统来说,系统的参数不确定,不稳定性,已经外界的摩擦和其他的干扰对系统产生的影响。因为滑模控制需要比较大的开关增益,所以这些影响对于系统会产生抖振问题,从而磨损物理系统,激发未建模动态[14],从而会导致系统的控制性能降低,严重会导致系统的失去稳定性。所以,单纯的滑模控制已经不能够满足所需的要求。而扰动观测器对于解决这些效果都有不错的效果,它能够抑制系统的扰动,提高系统的鲁棒性能[15],因此本文的重点在于设计一个扰动误差,通过设计一个扰动观测器,对系统存在的各种误差进行估计,得到估计值,然后与实际的测量值进行比较,然后得到误差差值,从而进行相应的补偿,提高系统的鲁棒性能,同时也能减轻系统存在的抖振问题。