混联机翼喷涂机器人系统伺服参数整定与联动调试

5.4.1 UMAC控制原理分析

PID(比例-积分-微分)控制法是一种基于误差的负反馈控制方法，是出现最早的控制算法之一，其最大特点就是简单的原理、良好的鲁棒性、较高的可靠性，正是由于这些优点被广泛应用于过程控制和运动控制中，目前在工业领域占有率接近90%，是公认的最为成功的控制算法，如今己经发展得非常成熟，并且根据其原理衍生出了很多“类PID”控制算法。式(5-1)表示了PID控制的原理， 式(5-1)右边第一项是比例环节，它是系统控制的基础，它的作用是将系统存在的误差放大，为系统提供和误差成正比的恢复力。系统一旦出现偏差比例环节立即调节以减小偏差，从而提高了系统的响应速度和系统刚性，但比例环节无法将误差降为零，因为系统在零误差时它不能提供恢复力。 中间的积分环节是将误差信号做积分运算之后反馈给系统，为系统提供了基于过去误差总和的恢复力，从而消除稳态误差，提高无差度，改善系统的动态性能。积分环节可以将系统的稳态误差将为零，但有时会增加超调量，干扰系统的稳定性。 第三项微分环节是将误差信号做微分运算反馈给回路，反映了系统偏差信号的变化率，对系统的偏差变化具有预见性，为系统提供基于变化率的恢复力，因此能产生超前的控制作用，加快系统响应，增加系统阻尼值，减小超调量，有效地克服系统响应过程中的振荡失稳现象。 UMAC控制器在PID控制算法的基础上又增加了前馈和陷波滤波器控制，形成了“PID反馈+前馈+陷波(NOTCH)滤波器”的控制算法，其强大的功能足以为绝大多数系统提供优异的控制性能。其中前馈的加入有效地提高了系统的响应性能，而对干扰信号没有放大作用。陷波滤波器是作用于伺服系统输出端的的双二阶滤波器，可以有效抵消系统谐振。UMAC控制算法的每个参数都通过系统自定义变量I来控制，用户可以通过调整这些变量来使系统达到良好的响应性能。UMAC伺服控制算法原理如图_5-1 _5所示: 可以得到电机在n个伺服周期内的输出信号的计算公式: 喷涂机器人

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