柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人非線性同步控制.pdf

1、隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，為了保證機(jī)器人能夠良好的完成工作任務(wù)，對(duì)其進(jìn)行有效控制是關(guān)鍵所在。為獲得高性能的機(jī)器人系統(tǒng)，必須在機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)建模和控制器設(shè)計(jì)時(shí)考慮關(guān)節(jié)的柔性因素。與傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人相比，柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人引入了附加的自由度，使得柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人的控制器設(shè)計(jì)變得更為復(fù)雜。
　　對(duì)于多自由度柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人，其末端執(zhí)行器位置由所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同決定，因此有必要采用同步控制方法使機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，以得到高性能的控制效果。

2、本文將交叉耦合控制策略引入到柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人的控制中，實(shí)現(xiàn)了多自由度柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人的同步控制。
　　由于柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型中存在建模誤差、外界擾動(dòng)、非線性摩擦等非線性因素的影響，傳統(tǒng)的線性控制器往往達(dá)不到令人滿(mǎn)意的控制效果。本文引入了一類(lèi)非線性飽和函數(shù)對(duì)線性控制器進(jìn)行改進(jìn)，得到了良好的控制效果。本文主要研究成果如下：
　　1.柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人狀態(tài)反饋同步位置控制。針對(duì)傳統(tǒng)PD加實(shí)時(shí)重力補(bǔ)償?shù)目刂破魑纯紤]到各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的同步

3、控制問(wèn)題，本文提出了基于位置誤差交叉耦合的PD加實(shí)時(shí)重力補(bǔ)償?shù)耐娇刂撇呗浴?br>　　2.柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人輸出反饋同步位置控制?？紤]到實(shí)際工程中速度信息獲取的不方便性和不準(zhǔn)確性，本文提出了只基于關(guān)節(jié)位置測(cè)量的輸出反饋同步控制器。進(jìn)一步考慮了實(shí)際工程中驅(qū)動(dòng)器所能提供的控制力矩是有限的，超過(guò)最大限度的力矩都將會(huì)限幅輸出，提出了輸入受限輸出反饋同步控制器。
　　3.柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人不基于模型同步位置控制。由于實(shí)際的機(jī)器人系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的多

4、變量非線性系統(tǒng)，很難精確獲得系統(tǒng)模型，但上述方法都需要機(jī)器人系統(tǒng)的重力矢量項(xiàng)的模型信息。對(duì)此本文應(yīng)用奇異攝動(dòng)理論對(duì)模型化簡(jiǎn)，對(duì)于位置控制問(wèn)題提出了加入柔性補(bǔ)償?shù)姆蔷€性PID同步控制器。
　　4.柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人滑模同步軌跡跟蹤控制。對(duì)于柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人的軌跡跟蹤問(wèn)題，本文基于奇異攝動(dòng)理論和交叉耦合策略，提出了加入柔性補(bǔ)償?shù)姆蔷€性PID滑模同步控制器，解決了傳統(tǒng)PID控制器不能實(shí)現(xiàn)全局漸近穩(wěn)定的問(wèn)題。
　　對(duì)于上述諸算法，本文均給