WF160工業(yè)機(jī)器人的模糊滑模控制方法研究.pdf

1、工業(yè)機(jī)器人控制器性能的好壞直接影響機(jī)器人各項(xiàng)指標(biāo)。國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人大多采用 PID控制,由于不考慮系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,因此抗摩擦等干擾的能力較差,所獲得的機(jī)器人動(dòng)態(tài)性能有待提高。針對(duì)這個(gè)情況,本文對(duì)滑模變結(jié)構(gòu)控制律在工業(yè)機(jī)器人上的應(yīng)用進(jìn)行了研究?；？刂凭哂性O(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、魯棒性好、到達(dá)滑動(dòng)模態(tài)后系統(tǒng)對(duì)內(nèi)外干擾免疫等優(yōu)點(diǎn),適合于成本要求嚴(yán)格、且有一定精度要求的工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域。
　　本文首先根據(jù)滑模控制理論,設(shè)計(jì)了WF160工業(yè)機(jī)器人基于趨近律

2、的滑模控制器。為抑制抖振的產(chǎn)生,引入了準(zhǔn)滑模控制方法。在采用經(jīng)典線性滑模面時(shí),隨著誤差的減小,軌跡跟蹤速度會(huì)變慢;另外工業(yè)機(jī)器人前端桿件慣性參數(shù)較大,其建模誤差會(huì)對(duì)末端桿件輸出力矩產(chǎn)生影響;針對(duì)以上問(wèn)題本文對(duì)基于趨近律的經(jīng)典滑模控制律進(jìn)行了改進(jìn),以增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)內(nèi)外干擾的抑制能力。
　　為進(jìn)一步提高控制器動(dòng)態(tài)性能及響應(yīng)速度,避免產(chǎn)生滑模控制中常見(jiàn)的抖振問(wèn)題,引入模糊智能控制方法,設(shè)計(jì)了模糊滑?？刂破?根據(jù)s和e的變化對(duì)滑模控制律參數(shù)進(jìn)

3、行自動(dòng)調(diào)節(jié)。針對(duì)模糊控制中比例因子不能同時(shí)保證控制器大作用范圍和高分辨率的問(wèn)題,引入了輸入變量的變論域因子,提高了控制器對(duì)輸入變量的敏感程度。
　　為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)控制器是否獲得預(yù)期效果,在Adams-Matlab/Simulink環(huán)境下構(gòu)建了機(jī)器人系統(tǒng)的虛擬樣機(jī);為使仿真環(huán)境與實(shí)際更接近,采用Stribeck模型在各關(guān)節(jié)處對(duì)摩擦力進(jìn)行了建模。最后進(jìn)行了機(jī)器人笛卡爾空間下的直線、圓弧軌跡規(guī)劃,并在關(guān)節(jié)空間和笛卡爾空間下分別進(jìn)行了機(jī)器人