《位置随动系统》课件2

《位置随动系统》本课件将深入探讨位置随动系统的基本原理、技术实现和应用从坐标系定义、运动学分析到轨迹规划、伺服系统、位置控制算法，我们将逐步揭示位置随动系统的核心技术课程概述定义与概述核心技术位置随动系统是指能够根据涉及坐标系定义、运动学分预定轨迹控制机械臂或其他析、轨迹规划、伺服系统、执行机构运动的系统位置控制算法等技术应用领域广泛应用于工业自动化、机器人技术、医疗设备等领域系统结构执行机构控制系统软件系统机械臂、伺服电机、编码器、减速器等控制器、传感器、软件、通信模块等运动学模型、轨迹规划算法、控制算法等坐标系定义关节空间1以关节角度为坐标笛卡尔空间2以位置和姿态为坐标工具坐标系3以工具末端为原点运动学分析正运动学由关节角度计算末端位置和姿态逆运动学由末端位置和姿态计算关节角度关节空间分析关节速度关节加速度关节角度的变化率关节速度的变化率笛卡尔空间分析位置速度1末端位置的变化率位置加速度2位置速度的变化率姿态变化率3姿态变化的速度轨迹规划点到点1规划从一个点到另一个点的路径直线轨迹2规划一条直线路径圆弧轨迹3规划一条圆弧路径多项式轨迹4规划一条平滑的轨迹轨迹插补线性插补圆弧插补多项式插补在时间上均匀地插补轨迹点根据圆弧轨迹进行插补使用多项式函数进行插补机器人伺服系统123伺服电机编码器控制器提供动力和位置控制提供位置反馈信息控制电机运动电机驱动技术直流电机交流电机结构简单，价格低廉性能稳定，效率更高步进电机伺服电机精度高，适用于精密控制响应速度快，精度高编码器系统增量式编码器绝对式编码器提供脉冲信号，用于计数直接输出位置信息位置检测与反馈位置传感器反馈信号处理检测执行机构的位置信息将位置信息转化为控制信号位置控制算法控制PID1最常用的控制算法自适应控制2可以根据系统参数变化进行调整鲁棒控制3对系统参数变化具有较强的抵抗力控制PID比例控制根据误差大小进行控制积分控制消除静态误差微分控制抑制误差变化率自适应控制参数辨识1估计系统参数控制律更新2根据参数估计结果调整控制律鲁棒控制控制滑模控制H∞保证系统稳定性并抑制干扰对参数变化和干扰具有较强的抵抗力位置随动系统建模状态空间模型传递函数模型使用状态向量和输入向量描使用输入输出关系描述系统述系统状态空间模型12状态向量输入向量描述系统状态的变量描述系统输入的变量34状态方程输出方程描述状态向量随时间的变化规律描述系统输出与状态向量之间的关系传递函数模型拉普拉斯变换传递函数将时间域信号转化为复频域信号描述系统输入输出之间的关系系统响应分析阶跃响应频率响应系统对阶跃信号的响应系统对不同频率信号的响应123脉冲响应系统对脉冲信号的响应稳定性分析稳定性概念稳定性判据系统是否能够保持稳定状态判据、Routh-Hurwitz判据等Nyquist性能指标精度响应速度稳定性系统输出与期望输出之间的偏差系统响应信号的能力系统是否能够保持稳定状态系统校准参数辨识控制器参数调整估计系统参数根据参数估计结果调整控制器参数误差分析与补偿误差来源误差补偿方法传感器误差、模型误差、干扰等误差反馈、前馈补偿等实验演示实验环境搭建实验操作步骤搭建位置随动系统实验平台进行系统测试和调试测试数据分析数据采集数据处理结果评估收集系统运行数据对数据进行分析和处理评估系统性能调试与优化问题诊断1识别系统问题参数调整2优化系统参数性能评估3评估系统性能提升系统应用案例工业自动化机器人技术生产线上的自动化控制机器人手臂的控制医疗设备手术机器人、医疗辅助设备等系统开发与设计需求分析1明确系统功能和性能要求系统设计2选择合适的硬件和软件方案系统实现3进行系统开发和调试系统测试4验证系统功能和性能系统部署5将系统部署到实际应用场景总结与展望位置随动系统是自动化控制领域的关键技术，其发展不断推动着工业自动化、机器人技术等领域的进步未来，随着人工智能、深度学习等技术的应用，位置随动系统将更加智能化、柔性化，并将在更多领域发挥重要作用。