【摘要】：針對二自由度關節(jié)型機器人控制問題,通過分析傳統(tǒng)滑�？刂频牟蛔�,提出一種自適應模糊滑模控制算法。采用自適應單輸入單輸出模糊系統(tǒng)來計算控制增益,同時設計了基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的自適應律,最后利用Simulink軟件對自適應模糊滑�？刂七M行仿真實驗。結果表明,機器人各關節(jié)控制力矩的抖振現(xiàn)象明顯減弱,系統(tǒng)性能得到提升;自適應算法的加入使模糊滑模控制能在短時間內(nèi)隨著系統(tǒng)狀態(tài)的變化自動地進行調(diào)節(jié),穩(wěn)態(tài)收斂為常數(shù);在關節(jié)型機器人參數(shù)不確定和存在外界干擾的情況下,自適應模糊滑�？刂扑惴ㄒ廊痪哂辛己玫聂敯粜院透櫨�。
【圖文】：

［４－５］。抖振會影響系統(tǒng)控制的精確性，增加系統(tǒng)能量消耗，甚至會激發(fā)系統(tǒng)未建模部分的強烈振動從而危害系統(tǒng)［６］，因此如何削弱抖振是滑�？刂蒲芯康闹匾獑栴}，而將多種控制方法相結合是近年來采用較多的研究思路［７－８］。本文將自適應控制、模糊控制和滑�？刂葡嘟Y合，應用于二自由度關節(jié)型機器人控制中，以達到對滑�？刂葡到y(tǒng)中增益的自適應調(diào)整目的，從而減弱系統(tǒng)抖振，使機器人能平穩(wěn)、高精度運行。１傳統(tǒng)滑模控制方法１．１二自由度關節(jié)型機器人建模二自由度關節(jié)型機器人如圖１所示。圖中，ｇ為重力加速度；連桿１的長度為ｌ１，質(zhì)量為ｍ１，其質(zhì)心到關節(jié)１的長度為ｌｃ１，轉(zhuǎn)動慣量為Ｉ１；連桿２連同負載可以視為一個整體，其質(zhì)量為ｍｅ，轉(zhuǎn)動慣量為Ｉｅ，質(zhì)量中心到關節(jié)２的距離為Ｉｃｅ，質(zhì)量中心與連桿２的夾角為δｅ。圖１二自由度關節(jié)型機器人示意圖Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆ２－ＤＯＦａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄｒｏｂｏｔ多關節(jié)機器人系統(tǒng)動力模型表達式為：Ｈ（ｑ）ｑ··＋Ｃ（ｑ，ｑ·）ｑ·＋Ｇ（ｑ）＋τｄ＝τ（１）式中：ｑ為關節(jié)角位移矢量；Ｈ（ｑ）為機器人慣性矩陣；Ｃ（ｑ，ｑ·）為機器人的離心力和哥氏力矩陣；

ｓｇｎ（ｓｉ））］－ｓＴＡｓ≤－ｓＴＡｓ≤０（１２）式（１１）可以作為ｓ能量的一種指標。因此，式（１２）保證了當ｓ≠０時其能量的衰減，滿足式（５）中的充分條件。１．３仿真實驗確定參數(shù)：ｍ１＝１．０，ｌ１＝１．０，ｌｃ１＝０．５，，Ｉ１＝０．０８３３，ｍｅ＝３．０，ｌｃｅ＝１．０，Ｉｅ＝０．４，δｅ＝０。采用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ軟件對二自由度關節(jié)型機器人進行傳統(tǒng)滑�？刂品抡�，結果如圖２、圖３所示。圖２關節(jié)１和關節(jié)２的位置跟蹤情況Ｆｉｇ．２ＰｏｓｉｔｉｏｎｔｒａｃｋｉｎｇｏｆＪｏｉｎｔ１ａｎｄＪｏｉｎｔ２圖３關節(jié)１和關節(jié)２的控制器輸出力矩Ｆｉｇ．３Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ’ｓｏｕｔｐｕｔｔｏｒｑｕｅｓｏｆＪｏｉｎｔ１ａｎｄＪｏｉｎｔ２整個仿真過程分為兩個階段。第一階段，關４４７
【作者單位】： 武漢科技大學冶金裝備及其控制教育部重點實驗室;武漢科技大學機械傳動與制造工程湖北省重點實驗室;武漢船舶設計研究院有限公司;
【基金】：國家自然科學基金資助項目(51575407,51575338,51575412)
【分類號】：TP242;TP273.4

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本文編號：2551932