基于时延估计的机器人有限时间跟踪控制.pdf

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1、2012年l2月机床与液压Dec．2012第40卷第23期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．23DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．23．004基于时延估计的机器人有限时问跟踪控制刘海涛，张铁(1．广东海洋大学工程学院，广东湛江524088；2．华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640)摘要：针对具有各种不确定性的工业机器人复杂系统，提出一种基于时延估计的连续有限时间轨迹跟踪控制方法。该方法不需要机器人系统复杂的动力学模型知识，从而避免了机器人逆动力学的在线实时计算；系统的未知不确定性和外界干扰利

2、用时延估计在线获得，并对控制过程进行有效的补偿，因而算法简单，易于实际应用。引入非线性的分数幂误差项，实现了系统的有限时间跟踪控制，因而收敛速度快，跟踪精度高，鲁棒性强；利用有限时间稳定性相关理论证明该闭环系统是有限时间稳定的，通过2自度工业机器人的数值仿真说明了该算法的有效性。关键词：工业机器人；时延估计；有限时间稳定；跟踪控制中图分类号：TP24文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)23—012—5Finite·timeTrackingControlforRobotsBasedonTime·delayedEstimationUUHaitao．ZHA

3、NGTie(1．GuangdongOceanUniversity，ZhanjiangGuangdong524088，China；2．SouthChinaUniversityofTechnology，GuangzhouGuangdong510640，China)Abstract：Acontinuousfinite-timetrackingcontrolmethodwaspresentedbasedontime·-delayedestimationforcomplicatedin-dustrialrobotwithuncertainties．Withoutcomplica

4、tedynamicknowledge，theinertiamarxwasreplacedbyapositiveconstantsym—metricalmatrixtoavoidallon—linecomputationalproblemsassociatedwiththerobotinversedynamic．andunknownuncertaintiesandexternaldisturbanceswereonlineobtainedbythetime—delayestimationtocompensateforthecontro1．Sotheproposedmet

5、hodwasquitesimpleandconvenienttoapplicationinhigh—speedrobots．Nonlinearexponentialerrorswereusedtorealizethefinite·timetrackingcon-trol，SOfastconvergence，high—accuracyandrobustnessweregotten．Thefinite—timestabilityofrobotclose—loopsystemwasprovedbyLaSalle’Sinvariantprincipleandfinite-ti

6、mestability．Simulationsona2-DOFindustrialrobotdemonstratetheefectivenessofthisalgo-rithm．Keywords：Industrialrobot；Time—delayedestimation；Finite—timestability；Trackingcontrol工业机器人已广泛应用于汽车、电子电器、工程注。与传统控制方法的渐近收敛性不同，有限时间控机械等行业，逐渐成为自动化先进装备的主流。随着制。是指系统状态能在有限时间内收敛至平衡点，工业机器人市场的繁荣以及用户对性能的不断追求，因而

7、具有更快的瞬时响应特性和更高的跟踪精度，并工业机器人面临着高速度、高精度、智能化和模块化且具有较好的鲁棒性和抗干扰性能，特别适合于非线的挑战，其中高速高精度的运动控制技术成为制约机性工业机器人系统的高品质控制，但在机器人控制领器人发展的主要瓶颈。众所周知，工业机器人系统是域应用的相关研究较少。目前常见的有限时间控制方一个强非线性、强耦合的多输入多输出高度复杂系法有齐次系统方法、有限时间Lyapunov函数构造统，在高速运动的情况下，非线性动力学效应十分显法、终端滑模控制等。所谓终端滑模控制，就著，从而造成传统的独立伺服PID控制方法难以满足是在滑动超