助力机械手跟随系统和升降系统的位置控制

   助力机械手的控制方式，主要包括助力机械手跟随系统和升降系统的速度控制方式和位置控制方式。对测量运动趋势的传感器模型的建立和驱动系统数学模型的建立，是进行助力机械手控制系统仿真模型建立的前提。本文根据助力机械手控制算法对传感器和系统驱动机构进行数学模型和仿真模型的建立，设计系统的控制器和对助力机械手的控制模型进行位置控制仿真分析。

   助力机械手位置控制的原理是将操作人员搬运物料时物料的位置信号作为输入位置信号，该方向上的助力机械手机构的运动位置信号为反馈位置信号，通过位置控制器和速度控制器对电机模型的输入电压进行控制，实现对助力机械手在该方向上的位置控制。物料运动时，跟随小车会随着其运动。角度传感器安装在跟随小车上，所以其采集是物料与跟随小车的相对位移，即位移增量。物料的实际位移可看作物料位置增量信号与前一时刻驱动机构位置信号之和。跟随系统和升降系统的位置信号输入采集分别通过角度传感器和升降传感器，其位置控制输入信号采集方法不同，下面对其进行分别说明。

   跟随系统两个方向采集方法相同，以X方向说明。即：

   当助力机械手的水平方向运动趋势运动趋势作用于物料时，钢丝绳会在它的沿绳方向和竖直方向产生夹角。竖直方向上的运动趋势使升降传感器的电位计的电压值v发生变化。

   驱动力作为助力机械手动力学模型的输入。在驱动力作用下，助力机械手动力学模型的五个广义加速度值将发生变化。将跟随小车在X方向、Y方向上运动速度和升降系统的绳长变化率作为速度环控制的反馈速度信号。跟随小车在在X方向、Y方向上运动位置和升降系统使物料在Z方向上的运动位置作为位置环控制的反馈位置信号。
       利用Matlab/Simulink工具包进行系统的控制仿真模型的建立。控制系统仿真模型在位置控制仿真模型中，助力机械手的动力学仿真模型与速度控制模型中的动力学仿真模型一样，通过对控制器参数的调整，助力机械手的X方向，Y方向和Z方向的位置-速度双闭环控制能够实现响应较快，超调与稳态误差更小。双闭环的控制方式适用于助力机械手的控制系统。