PID控制与工业机器人的精度要求

       今天的工业机器人发展迅速，作为自动化的集大成者，在制造业升级换代的进程中扮演着十分重要的角色。工业生产对机器人的精度要求越来越高，机器人的同步协调能力同样至关重要。故有效的降低同步误差，使系统获得良好的稳定性和动态品质，是十分必要的。

      目前应用较广的主令式同步和主从参考式同步方案虽然结构简单、容易实现，但在协调控制性能上存在缺陷，而耦合控制有效地改善了协调控制性能，适合应用于一些同步要求较高的场合。早在1980年，就有人提出基于交叉耦合控制的同步方案，将误差反馈引入其中，并在两轴之间创建耦合关系，使各轴实现 更好的同步运行，但研究只适用于双轴控制系统。为解决这一问题，2003年有工程师提出偏差耦合控制策略，将系统中每一个单元的反馈信号与其他单元的反馈信号进行比较，每个轴得到的反馈信息作为补偿传递到各轴的控制器中，则各轴与自身以及其它轴的运动情况相互影响，使得系统具有良好的同步控制性能，适用于多轴控制。

       传统的PID控制已无法满足工业机器人精确控制的要求。国内工程师以模糊PID控制算法为核心的主从式与耦合式相结合的控制模型，开展双轴系统的同步控制研究。赵崇良等在基于交叉耦合的控制结构上，采用神经网络与PID结合的控制方法，实现了对双轴的同步控制较好的误差跟踪能力和较快的收敛速度。程文雅等研究人员将积分分离PID控制运用到耦合补偿控制回路，结合滑模控制律，有效实现了双轴间的同步协调运动。

      友仪工程师将一种近似势能函数与非线性PID控制相结合，采用偏差耦合同步控制策略，与传统的PID控制相比，该控制策略误差收敛速度快，误差明显减小，使得工业机器人的同步控制效果显著提高。