【摘要】：針對(duì)二自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人控制問(wèn)題,通過(guò)分析傳統(tǒng)滑�？刂频牟蛔�,提出一種自適應(yīng)模糊滑�？刂扑惴�。采用自適應(yīng)單輸入單輸出模糊系統(tǒng)來(lái)計(jì)算控制增益,同時(shí)設(shè)計(jì)了基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的自適應(yīng)律,最后利用Simulink軟件對(duì)自適應(yīng)模糊滑�？刂七M(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,機(jī)器人各關(guān)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(yīng)算法的加入使模糊滑�？刂颇茉诙虝r(shí)間內(nèi)隨著系統(tǒng)狀態(tài)的變化自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)節(jié),穩(wěn)態(tài)收斂為常數(shù);在關(guān)節(jié)型機(jī)器人參數(shù)不確定和存在外界干擾的情況下,自適應(yīng)模糊滑模控制算法依然具有良好的魯棒性和跟蹤精度。
【圖文】：

［４－５］。抖振會(huì)影響系統(tǒng)控制的精確性，增加系統(tǒng)能量消耗，甚至?xí)ぐl(fā)系統(tǒng)未建模部分的強(qiáng)烈振動(dòng)從而危害系統(tǒng)［６］，因此如何削弱抖振是滑模控制研究的重要問(wèn)題，而將多種控制方法相結(jié)合是近年來(lái)采用較多的研究思路［７－８］。本文將自適應(yīng)控制、模糊控制和滑�？刂葡嘟Y(jié)合，應(yīng)用于二自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人控制中，以達(dá)到對(duì)滑�？刂葡到y(tǒng)中增益的自適應(yīng)調(diào)整目的，從而減弱系統(tǒng)抖振，使機(jī)器人能平穩(wěn)、高精度運(yùn)行。１傳統(tǒng)滑�？刂品椒ǎ保倍杂啥汝P(guān)節(jié)型機(jī)器人建模二自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人如圖１所示。圖中，ｇ為重力加速度；連桿１的長(zhǎng)度為ｌ１，質(zhì)量為ｍ１，其質(zhì)心到關(guān)節(jié)１的長(zhǎng)度為ｌｃ１，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Ｉ１；連桿２連同負(fù)載可以視為一個(gè)整體，其質(zhì)量為ｍｅ，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Ｉｅ，質(zhì)量中心到關(guān)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(guān)節(jié)型機(jī)器人示意圖Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆ２－ＤＯＦａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄｒｏｂｏｔ多關(guān)節(jié)機(jī)器人系統(tǒng)動(dòng)力模型表達(dá)式為：Ｈ（ｑ）ｑ··＋Ｃ（ｑ，ｑ·）ｑ·＋Ｇ（ｑ）＋τｄ＝τ（１）式中：ｑ為關(guān)節(jié)角位移矢量；Ｈ（ｑ）為機(jī)器人慣性矩陣；Ｃ（ｑ，ｑ·）為機(jī)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(biāo)。因此，式（１２）保證了當(dāng)ｓ≠０時(shí)其能量的衰減，滿足式（５）中的充分條件。１．３仿真實(shí)驗(yàn)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(duì)二自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人進(jìn)行傳統(tǒng)滑模控制仿真，結(jié)果如圖２、圖３所示。圖２關(guān)節(jié)１和關(guān)節(jié)２的位置跟蹤情況Ｆｉｇ．２ＰｏｓｉｔｉｏｎｔｒａｃｋｉｎｇｏｆＪｏｉｎｔ１ａｎｄＪｏｉｎｔ２圖３關(guān)節(jié)１和關(guān)節(jié)２的控制器輸出力矩Ｆｉｇ．３Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ’ｓｏｕｔｐｕｔｔｏｒｑｕｅｓｏｆＪｏｉｎｔ１ａｎｄＪｏｉｎｔ２整個(gè)仿真過(guò)程分為兩個(gè)階段。第一階段，關(guān)４４７
【作者單位】： 武漢科技大學(xué)冶金裝備及其控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;武漢科技大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)與制造工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;武漢船舶設(shè)計(jì)研究院有限公司;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51575407,51575338,51575412)
【分類號(hào)】：TP242;TP273.4

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本文編號(hào)：2551932