快速響應(yīng)、高精度的位置跟蹤控制一直以來都是機械臂的研究熱點。由于目前大多數(shù)控制方法都停留在跟蹤誤差漸進(jìn)收斂階段,因此研究有限時間跟蹤控制算法具有重要意義。終端滑�？刂�,以其有限時間的收斂特性和對參數(shù)時變的強魯棒性,在機械臂控制領(lǐng)域得到廣泛的關(guān)注。然而它也面臨一些問題需要解決。一方面,終端滑模存在著抖振和奇異問題。另一方面,終端滑�？刂圃跈C械臂標(biāo)稱動力學(xué)未知時無法獨立實現(xiàn)位置跟蹤。另外,目前大多數(shù)終端滑�？刂品椒ǘ夹枰@得關(guān)節(jié)速度信號的反饋信息,但是考慮到速度傳感器運行故障等原因,速度信號可能無法用于反饋,這給控制器的設(shè)計造成了巨大的挑戰(zhàn)。鑒于上述機械臂終端滑�？刂茊栴},本文基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、狀態(tài)觀測器、自適應(yīng)理論等技術(shù),研究一系列機械臂有限時間跟蹤控制策略。論文研究工作如下:首先,針對存在外界擾動的機械臂有限時間位置跟蹤問題,提出快速非奇異終端滑�？刂撇呗�。該方法設(shè)計一個降階型快速終端滑動面,改善了在遠(yuǎn)離平衡點時系統(tǒng)狀態(tài)的收斂速率,并引入飽和抑制消除奇異性�？紤]切換函數(shù)魯棒項會引發(fā)抖振現(xiàn)象,設(shè)計了基于超螺旋算法的魯棒控制項來實現(xiàn)無抖振跟蹤控制。其次,針對機械臂標(biāo)稱動力學(xué)完全未知且同時考慮執(zhí)... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?ＰＵＭＡ機械臂?圖１．２第一臺ＳＣＡＲＡ機械臂??

；內(nèi)到達(dá)滑動模態(tài)＾二。，且??Ｔｒ＜Ｖ（０）ｍｌ?，然后系統(tǒng)誤差變量ｅ、＾將沿著滑動面＾?＝?０收??斂到零。??而誤差（ｅ，句處在域ｆ？時，存在兩種情況：６⑴＞〇；?＃〇＜〇�；冢澧诺慕�??的表達(dá)式：??ｔ??ｅ（ｔ）?＝?ｅ（０）?＋?＾（ｔ）ｄｔ?（３．２２）??０??我們對狀態(tài)軌跡的運動過程進(jìn)行分析：當(dāng)６⑴＞〇時，根據(jù)（３．２２）可知ｅ⑴將單調(diào)??遞增直到到達(dá)和穿過￡與＾的邊界；當(dāng)＜〇＜〇時，根據(jù)（３．２２）可知ｅ⑴將單調(diào)遞??減直到到達(dá)和穿過五與Ｆ的邊界。圖３．１展現(xiàn)了狀態(tài)的運動軌跡區(qū)域。??〇６?１?１?＇?ｍ?１?１??ｆ??０４??＼狀態(tài)軌跡??－＿?‘??－０２－??／?．９?＝?０??＾?／??．０?６?１?１?１?＇?１?１??－０?２?－０１５?－０?１?－０．０５?０?０?０５?０１?０１５?０２??ｅ??圖３．１系統(tǒng)狀態(tài)軌跡運動區(qū)域??根據(jù)上述的分析，可知系統(tǒng)誤差狀態(tài)（ｅ，〇不會始終呆在區(qū)域Ｆ中，而是會??在有限時間內(nèi)穿過Ｆ到達(dá)￡。一旦系統(tǒng)狀態(tài)處于￡，由式（３．２１）可知系統(tǒng)將滿足??有限時間穩(wěn)定條件，狀態(tài)軌跡將在有限的時間以內(nèi)運動到滑動面上并沿著滑動??２４??

?第３章存在外界擾動的機械臂終端滑模控制???０６?１?１?＇?１?１?—實際軌跡?〇４?１?＇?１?＇?＇?—實際軌跡??ｔＷｌＡ？?！：ＷＶ＼／??－０．６??１?＇?＇?????＇?＇??－０．４??？?１?？?＇?１?＇?＇???０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１６?０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１６??時間（Ｓ）?時Ｎ（Ｓ）??圖３．２位置跟蹤結(jié)果??０．５?Ｉ?１?１???１?????１??０．３????１?．?１?１?．?．???０．４?〇?２５??邶?糊?０２?■??＾?０．３?＿??｜?Ｉ。１５?ｌ?＿??０?２１?ｍ??ＪＥｉ?Ｉ?〇ｌ?１?？??ｇ?０?１?＼?Ｓ?＼??＾?０?０５?ｙ?＇??－０．１??■?１?１?＇?＇?１?＊??－０．０５＇?■?？?■?？?■?＊?？???０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１６?０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１６??時間（Ｓ＞?時?ｌ＇ｎｊ（ｓ）??圖３．３二關(guān)節(jié)位置誤差??首先對３．２節(jié)所設(shè)計的ＦＮＴＳＭ控制策略進(jìn)行驗證。取飽和上界ｐ?＝?ｌ，控制??增益參數(shù)々?＝?５０。仿真結(jié)果如圖３．２？３．７所示。圖３．２為機械臂二關(guān)節(jié)的位置跟??蹤曲線。圖３．３展現(xiàn)了兩關(guān)節(jié)位置跟蹤誤差結(jié)果。圖３．４是兩關(guān)節(jié)的速度軌跡跟??蹤曲線。圖３．５為兩關(guān)節(jié)速度誤差曲線。圖３．６為系統(tǒng)誤差（位置誤差ｅ和速度??誤差纟）狀態(tài)的相軌跡曲線。圖３．７為機械臂控制力矩曲線。???實軌邊?＇??攻：際軌跡?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]非完整移動機械臂的自適應(yīng)模糊滑�？刂蒲芯縖J]. 鄭耿峰.  機電工程. 2020(01)
[2]考慮滑模抖振和擾動補償?shù)挠来磐诫姍C改進(jìn)滑模控制[J]. 趙峰,羅雯,高鋒陽,余佳樂.  西安交通大學(xué)學(xué)報. 2020(06)
[3]采用摩擦補償?shù)膹椝巶鬏敊C械臂自適應(yīng)終端滑�？刂芠J]. 姚來鵬,侯保林,劉曦.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2020(02)
[4]非奇異快速終端滑模及動態(tài)面控制的軌跡跟蹤制導(dǎo)律[J]. 陳琦,王旭剛.  國防科技大學(xué)學(xué)報. 2020(01)
[5]對帶有死區(qū)的機械臂系統(tǒng)的快速非奇異終端滑模軌跡跟蹤控制[J]. 徐貴.  工業(yè)控制計算機. 2020(01)
[6]機械臂非奇異快速終端滑模模糊控制[J]. 吳愛國,吳紹華,董娜.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2019(05)
[7]機械臂神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非奇異快速終端滑模控制[J]. 吳愛國,劉海亭,董娜.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2018(02)
[8]非奇異終端滑�？刂葡到y(tǒng)相軌跡和暫態(tài)分析[J]. 穆朝絮,余星火,孫長銀.  自動化學(xué)報. 2013(06)
[9]基于滑模變結(jié)構(gòu)的空間機器人神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)跟蹤控制[J]. 張文輝,齊乃明,尹洪亮.  控制理論與應(yīng)用. 2011(09)
[10]Adaptive Terminal Sliding Mode Control for Rigid Robotic Manipulators[J]. Mezghani Ben Romdhane Neila,Damak Tarak.  International Journal of Automation & Computing. 2011(02)

博士論文
[1]基于終端滑模的機械臂魯棒自適應(yīng)控制方法研究[D]. 曹乾磊.中國石油大學(xué)(華東) 2015
[2]四旋翼無人機幾何滑模姿態(tài)控制技術(shù)和抗擾應(yīng)用研究[D]. 安宏雷.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]基于滑模的剛性機械臂有限時間軌跡跟蹤控制研究[D]. 李小倩.東北大學(xué) 2013
[2]基于狀態(tài)觀測器的不確定性線性系統(tǒng)魯棒控制研究[D]. 韋俊青.廣東工業(yè)大學(xué) 2013
[3]滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)抖振抑制方法的研究[D]. 李琳.大連理工大學(xué) 2006



本文編號：3502290