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了解機器人控制的基本方法

來源:??????2017/12/26 17:17:17??????點擊:

機器人的控制方(fang)法,根據控制算法的不同可分為(wei)以下幾種(zhong)類(lei)型(xing)。
按照控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)算法的(de)(de)不同,機器人的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)法可以分為PID控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)、變結構控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)、自適(shi)應控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)、模糊控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)、神經元(yuan)網(wang)絡(luo)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)等方(fang)法。也有的(de)(de)文獻將現有的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)算法分為邏輯門限控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)、PID控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)、滑模變結構控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)、神經網(wang)絡(luo)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)和模糊控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)等。這些控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)法并非孤立(li)的(de)(de),在一個控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)之(zhi)中常常結合(he)在一起使(shi)用。 
 

1、PID控制 
 

在(zai)工程(cheng)實(shi)際(ji)中,應用(yong)最(zui)(zui)為廣(guang)泛的(de)調(diao)節器(qi)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)規律為比例、積分(fen)、微分(fen)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi),簡(jian)稱PID控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi),又稱PID調(diao)節。PID控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)問世至今已有近(jin)70年歷史(shi),它以其結(jie)構簡(jian)單、穩定(ding)性好、工作(zuo)可靠(kao)、調(diao)整方便而成為工業(ye)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)主要技術(shu)之一。當被控(kong)對象的(de)結(jie)構和參(can)(can)數(shu)不(bu)能完(wan)全(quan)掌握,或得(de)不(bu)到精確的(de)數(shu)學模型時(shi),控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)理論的(de)其它技術(shu)難(nan)以采用(yong)時(shi),系統控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)的(de)結(jie)構和參(can)(can)數(shu)必須依靠(kao)經驗和現(xian)場調(diao)試來確定(ding),這時(shi)應用(yong)PID控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)技術(shu)最(zui)(zui)為方便。
 

即當我們(men)不完(wan)全了解一個系(xi)統和(he)被(bei)控(kong)(kong)(kong)對象,或(huo)不能通(tong)過(guo)有效的(de)(de)測量手段來獲(huo)得(de)系(xi)統參數時,最適合用(yong)PID控(kong)(kong)(kong)制技(ji)術。PID控(kong)(kong)(kong)制,實際中也(ye)有PI和(he)PD控(kong)(kong)(kong)制。PID控(kong)(kong)(kong)制器(qi)就是(shi)根據系(xi)統的(de)(de)誤差,利用(yong)比例、積分(fen)、微分(fen)計算出控(kong)(kong)(kong)制量進(jin)行控(kong)(kong)(kong)制的(de)(de)。  
 

2、變結構(gou)控制(zhi) 
 

變結構控(kong)制(zhi)(zhi)是20世紀50年代從蘇聯發展起(qi)來的(de)一(yi)(yi)種控(kong)制(zhi)(zhi)方案。所(suo)(suo)謂(wei)變結構控(kong)制(zhi)(zhi),是指(zhi)控(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)中(zhong)具有(you)(you)多個控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi),根(gen)據(ju)一(yi)(yi)定(ding)的(de)規則(ze)在不同的(de)情況下采(cai)用不同的(de)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)。采(cai)用變結構控(kong)制(zhi)(zhi)具有(you)(you)許多其他(ta)控(kong)制(zhi)(zhi)所(suo)(suo)沒有(you)(you)的(de)優點,可以實現對一(yi)(yi)類具有(you)(you)不確定(ding)參數的(de)非線性(xing)系統(tong)的(de)控(kong)制(zhi)(zhi)。 
 

3、自適應控(kong)制 
 

所(suo)(suo)謂自(zi)適應控(kong)制(zhi),是指系統(tong)的(de)(de)輸入或干擾發生大范圍的(de)(de)變化時,所(suo)(suo)設(she)計的(de)(de)系統(tong)能(neng)夠(gou)自(zi)適應調節系統(tong)參數(shu)或控(kong)制(zhi)策略,使輸出仍能(neng)達(da)到(dao)設(she)計的(de)(de)要求。自(zi)適應控(kong)制(zhi)所(suo)(suo)處理(li)的(de)(de)是具(ju)有“不(bu)確定(ding)性(xing)”的(de)(de)系統(tong),通過對(dui)隨機變量狀態的(de)(de)觀(guan)測和系統(tong)模型的(de)(de)辨識,設(she)法降低這種不(bu)確定(ding)性(xing)。控(kong)制(zhi)結果常(chang)常(chang)是達(da)到(dao)一(yi)定(ding)的(de)(de)控(kong)制(zhi)指標(biao),即“最(zui)優的(de)(de)控(kong)制(zhi)”被“有效的(de)(de)控(kong)制(zhi)”所(suo)(suo)取代。 
 

自(zi)適(shi)(shi)應(ying)控制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)按其原理的(de)不(bu)同,可分為模(mo)型參(can)考(kao)自(zi)適(shi)(shi)應(ying)控制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)、自(zi)校正控制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)、自(zi)尋優控制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)、變結構控制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)和(he)(he)智能自(zi)適(shi)(shi)應(ying)控制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)等。在這(zhe)些類型的(de)自(zi)適(shi)(shi)應(ying)控制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)中,模(mo)型參(can)考(kao)自(zi)適(shi)(shi)應(ying)控制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)和(he)(he)自(zi)校正控制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)較(jiao)成熟(shu),也較(jiao)常用。 
 

4、模糊控制 
 

在模(mo)(mo)糊(hu)(hu)控制(zhi)中,輸入量(liang)經過模(mo)(mo)糊(hu)(hu)量(liang)化成(cheng)為模(mo)(mo)糊(hu)(hu)變量(liang),有(you)模(mo)(mo)糊(hu)(hu)變量(liang)經過模(mo)(mo)糊(hu)(hu)規則的推理獲得模(mo)(mo)糊(hu)(hu)輸出(chu),經過解模(mo)(mo)糊(hu)(hu)得到清晰(xi)的輸出(chu)量(liang)用于控制(zhi)。模(mo)(mo)糊(hu)(hu)控制(zhi)最早
在1965年(nian)由美國(guo)加利福尼(ni)亞(ya)大(da)(da)學的Zadeh教授提(ti)出,1974年(nian)英國(guo)的E.H.Mamdani成功地(di)將(jiang)模糊(hu)(hu)控(kong)制應用于鍋爐和(he)蒸(zheng)汽機控(kong)制。隨(sui)后,模糊(hu)(hu)控(kong)制在控(kong)制領(ling)域得(de)到了快速發展(zhan),并獲得(de)大(da)(da)量成功的應用。  
 

5、神經元網絡(luo)控(kong)制 
 

神經(jing)網(wang)(wang)絡控(kong)制(zhi)是(shi)(shi)20世紀80年(nian)代末期發展(zhan)起來的(de)自動控(kong)制(zhi)領域的(de)前沿(yan)學(xue)(xue)(xue)科(ke)之一(yi)(yi)。它(ta)是(shi)(shi)智(zhi)能(neng)控(kong)制(zhi)的(de)一(yi)(yi)個新的(de)分支,為解決復雜的(de)非線性、不確(que)定、不確(que)知系統的(de)控(kong)制(zhi)問題開辟了新途徑。 神經(jing)網(wang)(wang)絡控(kong)制(zhi)是(shi)(shi)(人(ren)工)神經(jing)網(wang)(wang)絡理論(lun)與控(kong)制(zhi)理論(lun)相(xiang)結合的(de)產(chan)物(wu)(wu),是(shi)(shi)發展(zhan)中(zhong)的(de)學(xue)(xue)(xue)科(ke)。它(ta)匯集(ji)了包(bao)括(kuo)數學(xue)(xue)(xue)、生(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)(xue)、神經(jing)生(sheng)理學(xue)(xue)(xue)、腦科(ke)學(xue)(xue)(xue)、遺傳學(xue)(xue)(xue)、人(ren)工智(zhi)能(neng)、計算機科(ke)學(xue)(xue)(xue)、自動控(kong)制(zhi)等學(xue)(xue)(xue)科(ke)的(de)理論(lun)、技(ji)術、方(fang)法及(ji)研究成果。
 

在控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)領域(yu),將(jiang)具有(you)學(xue)習(xi)能力的控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統稱為(wei)學(xue)習(xi)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統,屬于智(zhi)能控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統。神經控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)是有(you)學(xue)習(xi)能力的,屬于學(xue)習(xi)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),是智(zhi)能控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的一(yi)個分支(zhi)。 神經控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)發展至今,雖僅有(you)十余(yu)年的歷史,已有(you)了(le)多種(zhong)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)結構。如神經預測控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、神經逆系(xi)(xi)統控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)等。