计算力矩法在机器人控制中的应用与稳定性分析

"控制方案及稳定性分析_［34］-xilinx最新fifo generator v13.2 中文版" 本文档主要探讨的是机器人控制方案的设计和稳定性分析，而非Xilinx FIFO Generator V13.2的具体使用。在控制理论的背景下，控制方案的建立通常涉及到动态系统的线性化和稳定性分析，以确保系统能够有效地跟踪期望的轨迹。 首先，控制方案的核心是计算力矩法，这种方法通过在内部控制回路中引入非线性补偿来使复杂的机器人系统转化为线性定常系统。通过公式(3 28)和(3 29)，我们可以看到，控制输入τ由期望轨迹的导数öqd、位置误差e以及比例-微分(PD)控制器的输出Kd和Kp决定。这里的Kd和Kp是正定矩阵，确保了闭环系统的稳定性。 公式(3 30)表明，误差动态系统是全局渐近稳定的，这意味着无论初始条件如何，系统都能收敛到期望轨迹，实现轨迹跟踪。控制律的完整表达式(3 31)进一步展示了如何在逆动力学算法中计算控制力矩τ，以便实际的关节速度öq能跟随期望值öqd并纠正误差。 控制方法的选取，尤其是逆动力学方法，对于实时控制至关重要。由于实时计算力矩的需求，研究者不断寻求更高效的逆动力学算法。这种方法常被称为“逆动力学控制”或“计算力矩法”。 文档提及的《机器人动力学与控制》一书，由霍伟编著，是针对研究生级别的教材，涵盖了机器人运动学、动力学和控制的全面介绍。书中详细阐述了机器人建模、控制算法以及控制策略，适用于“控制理论与控制工程”、“机械电子工程”和“机械制造及其自动化”等相关专业的研究生，同时也可供相关领域的研究人员和工程师参考。 书中提到，随着电子技术的进步，机器人的控制方案已经从早期的简单控制发展到能够满足高速、高精度要求的复杂控制策略。这反映了机器人控制理论和技术的不断发展和进步。