自适应控制策略在并联机构上的应用

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1、万方数据自适应控制策略在并联机构上的应用丛爽，王杨，尚伟伟(中国科学技术大学自动化系，合肥230027)摘要利用并联机构的动力学模型，对自适应算法在并联机构上的控制效果进行了理论及其实际实验的研究。分别采用经典PD算法和基于计算力矩的自适应控制算法对实际的并联机构进行轨迹跟踪控制。实验结果表明，无论在低速或高速的情况下，自适应算法都能够获得具有更好的位置跟踪性能的高速高精度运动，并且运动过程更加平稳。关键词：并联机构；PD控制；自适应控制；轨迹跟踪中国分类号；TP242．3文献标识码；A文章编号：1009-0134(2007)07．0045-05Theapplica

2、tionofadaptivecontrolstrategyonparallelmanipulatorCONGShuang，WANGYang，SHANGWei-wei(DepartmentofAutomation，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230027，China)Abstract：Inthispaper，adaptivecontroltheoryareusedonaparallelmanipulatortodosomeacademicresearchandexperimentsbymeansofthed

3、ynamicsmodelofparallelmanipulator．TheclassicPDcontroltheoryandcomputedtorque·basedadaptivecontroltheoryarebothimplementedonanactualpa阳¨elmanipulatortotrackend-effectortrajectory．Theexperi-mentsshowthatbetIerperformanceCOUIdbeobtainedontrajectorytrackinginbothlow—speedandhigh·speedcondi

4、tionswithadaptivecontrolproposed，andtheend—effectorwillmovemuchmoresmoothly．Keywords：parallelmanipulator；PDcontrol；adaptivecontrol；trajectorytracking；0引言并联机构的优点使得它已经成为高速高精度控制领域的一个潜在的运动控制平台。冗余驱动可以消除并联机构的奇异性，还能使得机构的输出力矩更加均匀，并且最小化内部负载转矩[1】。因此，冗余驱动并联机构已经成为一个研究的热点。在建立动力学模型方面，主要应用的是拉格朗日建模的方法

5、及其相应的改进方法[2】。在此基础上，冗余驱动并联机构的控制器设计问题就成了另一个主要的研究方向，这也是获得好的系统控制性能的关键所在。人们在对于并联机构控制问题的研究时，主要考虑到了并联机构动力学方程的结构特性与串联机构相同，故将串联机构的常用控制器引入到冗余驱动并联机构中来口】。自适应控制在各个领域的实践中已经被证明是一种具有许多优良特性的控制方法，在很多领域得到了广泛的应用。本文考虑将基于计算力矩算法的自适应控制策略应用到平面二自由度并联机构性能的控制中，并通过实际系统的实验来测试控制效果的优越性。文中的内容安排如下：首先介绍对象的机械结构，并简要推导了对象的

6、动力学模型，然后推导出动力学模型的线性化形式并给出自适应控制器结构，最后给出实验结果及其分析。1机构描述本文的研究对象是一台平面二自由度并联机构，其机构简图如图l所示，建立机构在工作平面内的坐标，坐标单位选为国际标准单位：米。整个机构由3个分别安装在基座A1，A2，A3处的交流股稿日期：2007-02．10基盒项目：2006年安徽省高等学校省级教学研究资助项目作者简介：丛爽(1961一)，女，山东文登人，教授，研究方向为运动控制，神经模糊控制，量子系统控制等。第29卷第7期2007-07145]万方数据伺服电机驱动，末端执行器可以安装在3个支链相互连结的地方，即图中

7、的0点。3个基座在坐标系中的坐标分别A1(0，0．25)，A2(0：488，0)，A3(0．488，0．5)，机构的杆长一致为L=0．244，各个关节角度的定义如图中所示，其中，qal，qa2，q躬分别表示3个主动关节的转角；q。，，q。：，q。，分别表示3个被动关节的转角。图1平面二自由度并联机构简图2平面二自由度并联机构的动力学及其摩擦力模型的建立假定在点O处没有联结，则并联机构可被拆分成一个树状的开链机构，它由3个彼此独立的二杆串联机构构成，若考虑它们具有相同的末端执行器约束，则该开链机构与原并联机构完全等效，建立具有末端执行器约束的开链机构的动力学模型就