计算力矩控制 vs PID控制

非线性补偿的重要性演示

计算力矩控制： τ = M(q)·(q̈d + Kv·ė + Kp·e) + C(q,q̇)·q̇ + G(q)
PID控制： τ = Kp·e + Ki·∫e·dt + Kd·ė   (忽略非线性动力学)
传统PID控制（无非线性补偿）
目标轨迹
实际位置
跟踪误差(RMS)
0.00
超调量
0%
计算力矩控制（完整动力学补偿）
目标轨迹
实际位置
跟踪误差(RMS)
0.00
超调量
0%

💡 关键观察点

1. 非线性效应：当机器人手臂伸展时，转动惯量增大，PID控制会出现跟踪滞后；计算力矩控制通过M(q)实时补偿这种变化。

2. 科里奥利力：快速运动时，科里奥利力C(q,q̇)·q̇会干扰关节运动；计算力矩控制将其作为前馈项补偿。

3. 重力补偿：竖直方向运动时，重力G(q)造成稳态误差；计算力矩控制通过重力补偿消除这种误差。