机床与液压

作者：王新，张海洋，孙禹，姜代旬，徐云龙

单位：中车青岛四方机车车辆股份有限公司；华中科技大学机械科学与工程学院；中车青岛四方机车车辆股份有限公司；中车青岛四方机车车辆股份有限公司；华中科技大学机械科学与工程学院

关键词：工业机器人;恒力装置;模糊PID分级控制

基金：国家重点研发计划项目（2022YFB4700500）

针对机器人磨抛加工过程中的接触力恒定控制问题，设计安装于机器人末端的恒力控制装置，提出相对应的力控制算法。从恒力装置整体方案及系统建模出发，深入分析气压调节下的装置工作原理以及装置系统的气体流量模型和受力平衡模型，实现恒力装置系统建模,并对系统进行时域和频域的稳定性分析。对恒力控制装置的控制算法进行研究，在传统PID控制的基础上引入模糊控制，结合两种算法的优点提出模糊PID混合控制、自适应模糊PID控制和模糊PID分级控制，选用可实现上升时间小于0.2 s、稳态调节时间小于1.0 s、在外力碰撞试验中输出力波动控制在5 N之内的模糊PID分级控制。最后，通过对比试验，进一步证实了系统的整体动态性能，验证了所提方案的可行性与实用性，为实现机器人打磨过程中打磨工具的随形贴合且保持输出力恒定提供参考。

来源：2026年第3期

《机床与液压》期刊编辑部

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