我的背景:

我的经验是固体力学和有限元分析。因此,我在机器人/控制方面的经验为零。

问题描述

我正在开发一种控制策略,以稳定复杂的六足动力学系统。来自每条腿关节的扭矩Ti将用于在身体上产生净力矩M,从而使系统稳定。从预定的控制策略知道这一时刻M。 (附带说明:动力学求解器属于非线性计算类型)

由于缺乏背景,我对动力学系统有根本的困惑。我想使用关节扭矩Ti在身体上产生这个已知的净力矩M。此力矩M是所有腿段的当前位置/角度的函数
每条腿的反作用力和力矩(无法控制)
每条腿的可控制关节扭矩Ti
时间

$(*)$在给定时间$(n-1)\ Delta $ t:


-从控制策略中计算出所需的净力矩M /已知

-可以读取/感知腿的位置,角度,反作用力和反作用力矩(例如,从位置合适的传感器),此时$ t =(n-1)\ Delta $ t。

-从此信息中,矢量代数可以轻松产生产生净矩M所需的所需关节扭矩Ti


$(**)$时间$(n)\ Delta $ t:


-一个应用先前确定的关节扭矩Ti(确定为$ t =(n-1)\ Delta $ t)创建所需力矩M

-当然,这些扭矩Ti会在紧随的时间步长处施加,因为它们不能立即施加


因此,这正是我的基本困惑所在。转矩Ti以$(*)$中的角度/位置/反应数据为基础,以$(*)$计算,目的是创建力矩M。 ,现在数据(角度/位置/反应)不同了-因此就永远不会创建所需的净力矩M(除非您在感应的瞬间神奇地施加了驱动力)。我是否正确理解控件问题?

问题


我能正确理解机器人问题吗?解决这个难题的术语和策略是什么?
我当然可以将传感和驱动之间的时间步长定得无限小,但这是不现实/不诚实的。现实的时间步长和执行任务之间的平衡是什么?


#1 楼

关于第1点,是的,您正确理解了问题。
关于第1点和第2点,我相信您正在寻找的是奈奎斯特-香农抽样理论。该理论认为,采样频率应大于“最高关注频率”的2倍。这是为了防止混叠,在混叠中您可能会错误地将高频信号测量为低频。

上图来自维基百科。因此,您的机器人的所有关节和四肢都这样,这些四肢可以移动多快?您的力矩和扭矩都会导致关节加速。关节的最高转速是多少?或者换一种说法,您期望的高峰时刻是什么?应用多长时间?您还可以据此计算出速度。
您想要足够快地对关节进行采样,以捕获系统的全部动态。这是我为自己的机器人项目感应设置的采样阈值(最小值!)。对于控制而言,大多数信誉良好的信号源,例如感兴趣频率的5到10倍。
您的峰值加速度(来自峰值扭矩和力矩)将受到四肢质量(惯性矩)的限制。限制加速度的四肢也将充当低通滤波器,以使系统在两个样本之间保持相对恒定,这样一来,一个样本就不会造成太大影响。
希望如此帮助!