機器人自適應(yīng)模糊控制： PID 模糊控制、自組 織模糊控制、自校正模糊控制

模糊控制是應(yīng)用Z廣的一種智能控制，它具有多種結(jié)構(gòu)形式，如 PID 模糊控制、自組 織模糊控制、自校正模糊控制、自學(xué)習(xí)模糊控制、專家模糊控制等。其中，自校正模糊控制屬于自適應(yīng)模糊控制。下面提出一種由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練模糊控制規(guī)則的自適應(yīng)模糊控制 器，并把它應(yīng)用于附加力外環(huán)的機器人力/位置混合控制。

隨著機器人在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，對機器人的力/位置控制顯得愈加重要，特別 是在一些高精度作業(yè)的場合更是如此。在以往的機器人力/位置控制方案中，為了加入力 控制信號，通常需要對一般工業(yè)機器人原有的位置控制器進行改造或重新設(shè)計控制器。

我們提出一種附加力外環(huán)的機器人力/位置自適應(yīng)模糊控制方法，在不改變機器人 原有位置控制器的前提下實現(xiàn)力/位置自適應(yīng)模糊控制。其主要思想是把力控制器的輸 出作為位置控制給定的修正值，通過提高位置控制的精度達到控制力的目的，并利用自 適應(yīng)模糊控制的魯棒性，使控制系統(tǒng)對不同的剛性環(huán)境具有自適應(yīng)能力。在控制過程 中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN) 不直接進行控制，而僅僅根據(jù)輸入信號確定相應(yīng)的模糊規(guī)劃調(diào)整因 子。實驗結(jié)果表明，該方法不僅使模糊控制系統(tǒng)的自適應(yīng)能力得到提高，而且克服了神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在控制中實時性差的缺點，系統(tǒng)的動、靜態(tài)響應(yīng)性能、自適應(yīng)能力和魯棒性均得 到顯著改善。

所提出的附加力外環(huán)的機器人力/位置自適應(yīng)模糊控制方法，應(yīng)用在一臺帶力傳感器 的Zebra-ZERO(斑馬)6關(guān)節(jié)機器人上，其模型如圖5-26所示。機器人的位置控制器為常 規(guī)PID 控制，且人-機接口界面只提供簡單的操作指 令，如初始化指令、狀態(tài)輸出指令、關(guān)節(jié)角移動指 令等。在實現(xiàn)跟蹤控制時，固定j₁,j₄ 和 j₆ 三個關(guān) 節(jié)，由j2 和j₃ 關(guān)節(jié)在x₂ 方向?qū)崿F(xiàn)跟蹤，并對x₁ 方 向的接觸力進行控制，關(guān)節(jié)js 使機器人末端執(zhí)行器 與跟蹤面垂直。整個控制系統(tǒng)由一臺PC486 主機(帶 機器人控制器)、電源、控制接口板及機器人主體組 成，其系統(tǒng)原理框圖如圖5-27所示。