Rigid Manipulators--Control控制--Joint Space Control关节空间控制

关节空间动力学模型:

H(q)q¨+C(q,q˙)q˙+g(q)=u

一、Regulation位置控制

1.PD control

u=KPeKDe˙

H(e+qd)e¨+C(e+qd,e˙)e˙+KDe˙+KPe+g(e+qd)=0

稳态解

S={(e,e˙):KPe+g(e+qd)=0,e˙=0}

稳态误差不为0

2.PID control

u=KPeKDe˙KI0tedτ

H(e+qd)e¨+C(e+qd,e˙)e˙+KDe˙+KPe+KI0tedτ+g(e+qd)=0

稳态解

S={(e,e˙):e=0,e˙=0}

稳态误差为0,不需要知道外力的准确模型参数

3.PD control with gravity compensation

u=KPeKDe˙+g(q)

H(e+qd)e¨+C(e+qd,e˙)e˙+KDe˙+KPe=0

稳态解

S={(e,e˙):e=0,e˙=0}

稳态误差为0,但需要知道外力的准确模型参数

二、Tracking control轨迹控制

1.Inverse dynamics control

Rigid Manipulators--Control控制--Joint Space Control关节空间控制

关键:线性化与解耦
目标:q¨=u0

u=H(q)u0+C(q,q˙)q˙+g(q)

u0=qd¨KDe˙KPe

e¨+KDe˙+KPe=0

稳态解

S={(e,e˙):e=0,e˙=0}

2.Passivity-based control

ζ˙=q˙dK()e

K(s)=j=0nKjsj

σ=F1()e

F1(s)=sI+K(s)

u=H(q)ζ¨+C(q,q˙)ζ˙+g(q)KDσ

H(q)σ˙+C(q,q˙)σ+KDσ=0

特别的

K(s)=ΛLyapunovbasedcontrol

三、Robust control鲁棒控制

当模型的参数在一定范围内波动时,需要使用鲁棒控制

1.Robust inverse dynamics control

u=H0(q)(q¨dKDe˙KPe)+C0(q,q˙)q˙+g0(q)+u0

H(q)(e¨+KDe˙+KPe)=Y(q,q˙,qd,qd˙,qd¨)ρ+u0

Y()ρ=(H0(q)H(q))(qd¨KDe˙KPe)+(C0(q,q˙)C(q,q˙))q˙+(g0(q)g(q))

2.Robust passivity-based control

u=H0(q)ζ¨+C0(q,q˙)ζ˙+g0(q)KDσ+u0

H(q)σ˙+C(q,q˙)σ+KDσ=Y(q,q˙,qd,qd˙,qd¨)ρ+u0

Y()ρ=(H0(q)H(q))ζ¨+(C0(q,q˙)C(q,q˙))ζ˙+(g0(q)g(q))

四、Adaptive control自适应控制

Rigid Manipulators--Control控制--Joint Space Control关节空间控制

1.Adaptive gravity compensation

u=KPeKDe˙+Yg(q)ρ^g

ρ^˙g=νYT(q)(γq˙+2e1+2eTe)

2.Adaptive inverse dynamics control

u=H^(q)(q¨dKDe˙KPe)+C^(q,q˙)q˙+g^(q)

H^(q)(e¨+KDe˙+KPe)=Y(q,q˙,q¨)ρ

Y()ρ=(H^(q)H(q))q¨+(C^(q,q˙)C(q,q˙))q˙+(g^(q)g(q))

3.Adaptive passivity-based control

u=H^(q)ζ¨+C^(q,q˙)ζ˙+g^(q)KDσ

H^(q)σ˙+C^(q,q˙)σ+KDσ=Y(q,q˙,q¨)ρ

Y()ρ=(H^(q)H(q))ζ¨+(C^(q,q˙)C(q,q˙))ζ˙+(g^(q)g(q))