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PID控制器设计代码MATLAB - KINOVA 7DOF控制:比萨大学机器人控制课程练习1

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简介:
本资源为比萨大学机器人控制课程中的实践作业之一,专注于使用MATLAB开发PID控制器来优化KINOVA七自由度机械臂的性能。 对于7自由度的Franka Emika Panda机器人设计PID控制器代码使用Matlab的过程如下: 该款Panda机器人配有七个旋转关节,并且每个关节都安装了一个扭矩传感器。整个机器人的重量约为18公斤,可以处理高达3公斤的有效载荷。 首先,在进行控制器的设计之前需要对机器人进行建模。这一过程是通过在Matlab中利用Robotics System Toolbox完成的。根据DH参数表定义了Panda机器人的结构,并分配其相应的几何和动力学参数。此步骤的结果被保存为一个名为PANDA的模型。 基于以上建立的动力学模型,接下来可以实施控制器的设计工作。已实现的具体控制策略包括: - 非适应性取放圆周螺旋局部放电:尚未成功 - 具有重力补偿功能的PD控制:未尝试过 - PID控制:未尝试过 - 计算扭矩法:已经完成并验证通过 此外,还在研究中的自适应方法包括: - 自适应计算扭矩法(ATC): 已经实现并通过测试。 - 自适应反推法(Adaptive Sliding Mode Control): 尚在开发中。 - 李斯洛丁控制(Lyapunov-based control):尚无进展。 以上就是Panda机器人的PID控制器设计的代码结构和已实施的具体策略概述。

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客服
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  • PIDMATLAB - KINOVA 7DOF1
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    本资源为比萨大学机器人控制课程中的实践作业之一,专注于使用MATLAB开发PID控制器来优化KINOVA七自由度机械臂的性能。 对于7自由度的Franka Emika Panda机器人设计PID控制器代码使用Matlab的过程如下: 该款Panda机器人配有七个旋转关节,并且每个关节都安装了一个扭矩传感器。整个机器人的重量约为18公斤,可以处理高达3公斤的有效载荷。 首先,在进行控制器的设计之前需要对机器人进行建模。这一过程是通过在Matlab中利用Robotics System Toolbox完成的。根据DH参数表定义了Panda机器人的结构,并分配其相应的几何和动力学参数。此步骤的结果被保存为一个名为PANDA的模型。 基于以上建立的动力学模型,接下来可以实施控制器的设计工作。已实现的具体控制策略包括: - 非适应性取放圆周螺旋局部放电:尚未成功 - 具有重力补偿功能的PD控制:未尝试过 - PID控制:未尝试过 - 计算扭矩法:已经完成并验证通过 此外,还在研究中的自适应方法包括: - 自适应计算扭矩法(ATC): 已经实现并通过测试。 - 自适应反推法(Adaptive Sliding Mode Control): 尚在开发中。 - 李斯洛丁控制(Lyapunov-based control):尚无进展。 以上就是Panda机器人的PID控制器设计的代码结构和已实施的具体策略概述。
  • PIDMatlab-ECE-489: ECE489(动力)实验
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    这段代码是为ECE489课程设计的,用于实现PID控制算法在机器人控制系统中的应用。它提供了基于MATLAB环境下的详细编程实例和参数调整方法。 该存储库包含我和我的合作伙伴为伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(UIUC)上的ECE489课程“机器人动力学与控制”编写的代码。我们在CRS机械臂上测试了不同的控制器,这些控制器使用C语言编程,并被烧录到实验室人员创建的用于控制该机械臂的定制DSP芯片中。我们利用Matlab和Simulink工具评估每个控制器的行为及响应情况。所涉及的控制器包括具备前馈功能的PID、逆动力学模型、任务空间PD以及阻抗控制等类型。最终演示要求使用阻抗控制器来引导机械手末端执行器,以克服一系列障碍物。
  • PIDMATLAB-用于差分系统:Differential_robot
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    本项目提供了基于MATLAB编写的PID控制算法代码,专为差分驱动机器人设计,旨在优化其运动控制性能。通过调整参数实现精确导航与稳定行驶。标签:机器人技术、自动控制、MATLAB编程。 在设计PID控制器代码用于差分机器人时,请参考WHY.md文档中的相关内容,并注意避免电气原理图的设计错误。安装RaspberryPiOS(32位)Lite版本后,默认的用户名为pi,密码是raspberry。记得创建一个名为“ssh”的空文件以启用SSH登录。 对于正式版的RaspberryPiOS,在启动分区中需要手动创建一个名为ssh的空文件来激活SSH服务,并且在安装任何RaspberryPi系统时都需要应用Preempt-RT补丁。此外,还需安装Pigpio库以及用于编码器和电机控制的相关驱动程序。 为了实现车轮位置与速度的有效控制,设计了一个周期性执行的任务来处理这些需求。在此基础上构建的位置控制器和速度控制器将确保机器人的精确移动能力。接下来是代码重构工作以优化项目结构,并且需要读取正交编码器X4以及使用DRV8838电机驱动器。 在Matlab中利用系统识别工具箱创建一阶传递函数(角速度)模型,这是设计位置和速度控制器的关键步骤之一。随后的任务包括:实现PID控制算法并通过ROS进行机器人速度的精确调节。
  • PUMA560PID:基于MATLAB的3自由度PUMA560PID开发
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    本项目聚焦于利用MATLAB平台为PUMA560三自由度机械臂设计并实现PID控制器,旨在优化其运动精度与响应速度。 机器人的动力学参考了 Brian Armstrong、Oussama Khatib 和 Joel Burdick 的论文《PUMA 560 Arm 的显式动态模型和惯性参数》,发表于斯坦福大学人工智能实验室,IEEE 1986年版。尽管未在文中添加不确定性因素,但这一过程是可以实现的(参见原论文)。由于在网上未能找到相关程序,我自学了使用 ODE 函数并编写了这个程序。该程序现已准备好接受您的建议和反馈。此外,我还有一些关于导数和积分误差的小问题需要探讨,或许我可以通过时分进行乘除操作来解决这些问题。
  • PIDMATLAB-Self_Driving_Car_Simulation_In_MATLAB:Self_Driv...
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    这段MATLAB代码用于在模拟环境中为自动驾驶汽车设计并实现PID控制器。通过调整PID参数,优化车辆在不同驾驶条件下的性能和稳定性。 该存储库包含一系列用于MATLAB中的自动驾驶汽车仿真的项目。这些仿真主要关注控制、传感器融合、状态估计以及定位等方面。 1. 在MATLAB/SIMULINK中对车道保持辅助系统的模拟:该项目运用计算机视觉技术和控制原理来模拟SIMULINK环境中自动驾驶车辆的车道保持功能。在Simulink中,使用计算机视觉工具箱检测道路边界,并通过PID控制器使汽车沿着车道线行驶。首先将相机捕获的画面转换为HSV色彩空间,接着对S通道进行阈值处理以突出显示车道线。然后应用投影变换技术来获得二进制图像的鸟瞰视图,最后利用Simulink用户定义功能中的2D点云分析仪来检测左右道路边界。 2. 设计用于跟踪任务的PID控制器:通过调整参数确保车辆能够精确地遵循预定路径进行导航。 3. 混合自动机设计:该部分实现了汽车的动力学特性,其中包含一个使汽车避开地图上障碍物并驶向指定目标位置的PID控制算法。汽车及其控制器的相关动力学模型均以面向对象的方式在MATLAB中的Car.m文件中实现。此外,还包括运行车辆模拟程序以及生成用于演示仿真的GIF动画的主要功能模块。 每个子项目都包含相应的代码和文档来支持上述描述的功能,并且这些内容被组织成独立的目录结构以便于访问和理解。
  • 基于PID调节.doc
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    本课程设计文档探讨了基于计算机控制的PID(比例-积分-微分)控制器在自动化系统中的应用与优化方法,通过理论分析和实际操作加深对自动控制系统原理的理解。 本段落主要探讨了PID控制器的设计与实现过程,涵盖了其基本原理、数学模型、设计步骤及总结等内容。作为最早发展的经典控制策略之一,PID控制器在工业过程中得到广泛应用。 一、基础理论 PID控制器的数学表达式为:dt/dt = Kp*e(t) + Ki*∫e(t)dt + Kd*de(t)/dt 其中Kp代表比例系数,Ki表示积分系数,Kd是微分系数;而e(t)则是系统误差值。 二、设计内容 PID控制器的设计通常包括分析原有控制系统特性、构建校正网络以及手动调整P/I/D参数等环节。通过结合MATLAB软件中的Simulink仿真和编程调试方法,在不增加额外串联校正的情况下,可以优化系统的阶跃响应性能,并且能够通过调节PID参数来改善整体表现。 三、优点 1. 不需要精确掌握被控对象的数学模型; 2. 可以根据系统误差及其变化率等简单指标进行在线调整; 3. 经验丰富的工程师可以通过直观的经验法则来进行控制器参数设定,从而获得满意的控制效果; 4. PID控制系统具有很高的适应性和灵活性。 四、缺点 1. 积分作用虽然有助于减少静态偏差,但可能导致积分饱和现象发生,进而引起系统过度调节的问题。 2. 微分环节能够提高响应速度和稳定性,然而过强的微分动作会对高频噪声非常敏感,并有可能导致系统的不稳定状态出现。 综上所述,在实际应用中合理地计算PID控制器参数并精心设计其结构对于提升该类型控制策略的有效性和可靠性具有重要意义。
  • MATLAB开发——PID的力量位置
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    本项目介绍如何使用MATLAB进行机器人PID控制器的位置控制开发,通过调整参数实现精确的位置调节与优化。 在MATLAB环境中开发机器人PID控制器以实现力位置控制,并计算三个关节处的扭矩。
  • MATLAB开发-PIDPUMA560
    优质
    本项目利用MATLAB平台进行PID控制器的设计与仿真,旨在优化PUMA560机器人的运动控制性能,实现精确、稳定的操作。 关于在MATLAB环境中开发PUMA560机器人的PID控制程序的描述:提供了一个用于3自由度PUMA560机器人PID控制器设计与实现的Matlab代码示例。
  • PID :模拟与数字 PID -MATLAB 开发
    优质
    本项目提供了一个MATLAB工具箱,用于设计和分析模拟及数字PID控制器。用户可以轻松调整参数并观察系统响应,适用于自动控制理论学习与实践。 本段落讨论了带有运算放大器的模拟PID控制器的设计以及使用Simulink在Arduino上实现数字PID控制器的方法。