一种基于多轴工业机器人的非线性同步控制方法.pdf

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1、一种基于多轴工业机器人的非线性同步控制方法储婷婷。刘延杰，韩海军(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150001)ANonlinearSynchronousControlMethodBasedontheMultiaxialIndustrialRobotCHUTingting，LIUYanjie，HANHaijun(StateKeyLaboratoryofRoboticsandSystem，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)摘要：为了提高机器人的末端轨迹精度，提出rithmandthePD

2、synchronizationcontrolalgo了一种基于六轴工业机器人的包含位置误差和同rithm，thisstrategyhasreducedjointsynchroniza步误差的非线性PD偏差耦合控制策略。该策略无tionerror．Thejointtrajectoryprecisionisalsoim需考虑机器人精确的动力学模型参数，避免了不精proved．确动力学参数的影响。首先建立了基于IRB120型Keywords：deviationcoupling；N—PDcon虚拟样机的动力学模型，再利用Simulink和Adamstroller；virtual

3、prototype；trajectoryprecision进行联合仿真验证该策略的合理性。仿真结果表明，利用该方法与基于相同规划轨迹的传统非同步0引言控制的力矩前馈算法和PD同步控制算法进行比较，有效地降低了关节同步误差，提高了末端的轨目前，同步控制主要主要分为非耦合控制和耦迹精度。合控制方式，非耦合控制主要有并行控制、主从同关键词：偏差耦合；非线性PD控制律；虚拟样步控制和虚拟总轴控制。耦合控制主要有交叉耦机；轨迹精度合控制。随着同步控制技术的发展，在交叉耦合经中图分类号：TP24典同步控制策略上又提出了偏差耦合控制和环形文献标识码：A耦合控制。文章编号：lO01—2

4、257(2015)08—0072—05近年来，交叉耦合控制技术广泛应用到多轴系Abstract：Toimproverobottrajectorypreci—统中。2003年Perez—Pinal等人提出适用于同步sion，anonlinearPDdeviationcouplingcontrol电机数目N>2的偏差耦合控制策略l1]。Boren—strategyisdesignedwhichcontainspositionerrorsteintJ将改进的耦合同步控制方法应用在四自由andsynchronizationerrorbetweensaidsixaxes．度的工业

5、机器人控制系统中_2]。SunD与MillsJKThestrategydoesnotconsideranaccuratekinetic将交叉耦合控制方法应用于多机器人的协调运动modelfortherobotasitisnotneeded；asaresult，中l3]。遗憾的是上述方法都需要设计空问轨迹轮廓theimpactofinaccuratekineticparametersisavoi—模型来构建同步误差，从而使得控制算法较复杂，ded．Firstakineticsmodelisestablishedbasedon阻碍了其工程实现。张承慧等设计了一种基于最小相关

6、轴数目的相邻耦合误差同步控制算法J，仿theIRB120virtualprototype，thenSimulinkand真结果改善了四轴控制系统的同步性能。SunAdamsareusedtoconductajointsimulationandDong等将传统的PD控制与交叉耦合算法相结合，testtheappropriatenessofthestrategy．Thesimu—成功应用于并联机器人的高精度控制系统中[=5]。工lationshowsthat，whenbasedonthesame程实际中多采用PD控制l_6]，然而纵观现有的PD偏plannedtraject

7、ories，comparedwithtraditionalun—差耦合控制算法，大多数控制系统仍广泛采用传统synchronizedcontroloftorquefeedforwardalgo一的线性控制。六轴工业机器人是典型的不确定非收稿日期：2015—04—08线性机械系统，其动力学模型十分复杂，不容易获基金项目：国家“863计划”项目(2o13AAo4O9O1)；黑龙江省创新专项(YC13D004)得精确的动力学参数，并且常规的线性PID控制难《机械与电子}2015(8)一种基于多轴工业机器人的非线性同步控制方法以抑制扰动。至少应该