电液伺服遥操纵机器人主-从位置控制器

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1、万方数据209年6月农业机械学报第40卷第6期电液伺服遥操纵机器人主一从位置控制器*巩明德赵丁选冯汝扬(吉林大学机械科学与工程学院，长春130025)【摘要】针对电液伺服遥操纵机器人主一从双向伺服位置控制中存在的非线性和不确定性。提出主一从侧分别使用带干扰观测器的最优控制和有鲁棒补偿的PD反馈控制算法，以克服主动侧各液压缸因动态特性差异造成的位置跟随误差和从动侧外界环境的随机干扰对系统稳定性的影响。分别设计了观测器跟踪扰动的二次型控制器和有动态鲁棒补偿的位置控制器，通过仿真和试验验证了所设计控制器的有效性。试验结果表明，所设计的位置控

2、制器。既提高了主一从位置跟随精度．又具有较强的自适应性和鲁棒性；提高了力反馈电液伺服遥操纵机器人系统的操作性。关键词：电液伺服双向伺服控制位置控制器状态观测器鲁棒控制中图分类号：TP242文献标识码：AMaster-slavePositionControllerofElectron-hydraulicServoTelerobotGongMingdeZhaoDingxuanFengRuyang(CollegeofMechanicalScienceandEngineering，JilinUniversity，Omngchun130025。

3、China)AbstractToeliminatetheerrorsofcylinders’dynamicoutputpositionsofmastersideandtheinfluenceofrandomdisturbanceofslaveside，disturbancestateobserveroptimalcontrolandrobustdynamiccompensatePDfeedbackcontrolalgorithmw弱presentedformaster—slaveside．whichisaimingatthenonli

4、nearityanduncertaintyofmaster-slavepositioncontrolintheelectro-hydraulicservotelerobot．Alinearquadraticwithdisturbanceobserverandadynamicrobustcompensatorpositioncontrollerweredeveloped．Simulationandexperimentalresultsweregiventodemonstratetheavailabilityoftheproposedal

5、gorithm．Theexperimentalresultsshowthatthedesignedcontrollersbothimprovepositiontrackingprecisionformaster-slavesideandpossessofgoodadaptiveabilityandrobustnessinexistenceofoutsidedisturbance，enhancestheoperationofelectro-hydraulicservotelerobotwithforcefeedback．Keywords

6、Electro．hydraulicservo，Bilateralservocontrol，Positioncontroller，Stateobserver，Robustcontro】引言以主一从机器人为核心的临场感遥操作系统可以在人难以接近或对人有害的环境下进行复杂操纵作业。遥操纵机器人的临场感可通过力觉、视觉、听觉等多种感觉信息实现。对未知或变化的操作任务和环境，机器人位置信息有着十分重要的作用，操作者只有得到精确的位置信息，才能操纵机器人完成未知或变化环境下的精确操作任务【1-4]。液压伺服驱动的遥操纵机器人运动机构是一个时变非线

7、性、各关节之间互相耦合的系统。其主一从侧驱动器均采用单出杆非对称液压缸。其伺服阀阀口流量呈非线性，液压缸两腔面积不对称，也呈非线性，对系统产生很大影响[s-63。另外，由于环境的不确定性，使得被操作控制对象具有不确定性和严重的非线性。而力反馈遥操纵机器人要求很高的实收稿日期：2008—06—17修回日期：2008—07—17*国家自然科学基金资助项目(50475011)作者简介：巩明德，副教授。博士。主要从事遥操纵机器人技术研究，E．mail：gmd@jlu．edu．cn万方数据农业机械学报209焦时性和对力、位置变化的跟踪能力，所以

8、传统的控制方法难以满足高性能控制指标的要求[7-8]。本文提出主一从侧分别使用带干扰观测器的最优控制和有鲁棒补偿的PD反馈控制算法，以克服主动侧各液压缸因动态特性差异造成的位置跟随误差和从动侧外界环境的随机干扰对系统稳定