空间机械臂关节控制策略：PD与计算力矩方法

"机械臂关节空间位置控制，冗余机械臂，PD控制，计算力矩控制，动力学建模，控制策略" 在机械臂控制领域，关节空间位置控制是一种常见的方法，用于精确操纵机械臂到达目标位置。在描述的文档中，主要介绍了两种控制策略：独立关节的PD控制和基于计算力矩的机械臂控制。 3.3 机械臂关节空间位置控制 PD控制是其中的基础，涉及到机械臂的每一个关节。比例增益(pk)和微分增益(dk)是PD控制器的关键参数。比例增益影响系统的稳态精度和响应速度，比例增益增大可提高稳态精度，但可能导致系统超调和调节时间增加。微分增益则有助于减小调节时间和稳态误差，但增益选择不当可能恶化系统动态性能。在对机械臂动态性能要求不高的情况下，PD控制因其简单性和渐进稳定性而被广泛使用。 针对时变轨迹的跟踪，独立关节的PD控制可能不足以补偿快速运动和机械臂的耦合效应，这时引入了基于计算力矩的控制。这种控制策略通过非线性状态反馈将复杂的机械臂系统转化为全局线性化系统，以提高轨迹跟踪精度。计算力矩控制可以更好地处理机械臂在高速运动时的耦合和动态复杂性问题。 冗余机械臂是指具有多余自由度的机械臂，如七自由度机械臂。这类机械臂的动力学建模和控制比传统机械臂更复杂，因为它们不仅需要考虑更多的运动学和动力学关系，还涉及到冗余度的利用问题，如自运动。文献中的硕士学位论文着重研究了基于铰接体算法的空间机械臂正向动力学建模，以及冗余机械臂的位置和力控制，特别是在增强混合阻抗控制方面的应用，以解决冗余机械臂控制中的挑战。 机械臂控制技术涵盖了从简单的PD控制到更为复杂的计算力矩控制，以及冗余机械臂的特殊处理，这些技术都是为了实现高精度、高效率的机械臂操作。在实际应用中，需要根据机械臂的特性和任务需求选择合适的控制策略，并进行精细的参数调整，以确保系统的稳定性和跟踪性能。