带有时滞环节的柔性关节机械臂H∞变结构控制.pdf

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1、第33卷第lO期计算机仿真2016年10月文章编号：1006—9348(2016)10—0348—08带有时滞环节的柔性关节机械臂H∞变结构控制陈江，顾鸿，宋崇生(华侨大学信息化建设与管理处，福建厦门361021)摘要：研究一类带有时滞环节的柔性关节机械臂定位问题。针对柔性关节机械臂具有的非线性特性、非匹配参数不确定性、外部扰动和难以处理的时滞环节，提出一种H。动态变结构控制方法。采用线性矩阵不等式(LMl)的方法，基于Lyapunov—Krasovsl【ii泛函，给出了闭环系统的稳定条件和滑模面系数矩阵的求解方法，极大地降低

2、了系统调试的难度，提高了控制效率。对一类带有时滞环节的柔性关节机械臂进行建模，并给出了动态变结构控制器的参数设置方案。通过两个仿真案例证明了闭环系统可精准快速地定位，且具有较优的鲁棒性能。为带有时滞环节的柔性关节机械臂的控制系统设计提供科学依据。关键词：变结构控制；时滞；柔性关节机械臂；线性矩阵不等式；渐进稳定中图分类号：7T∞01．6文献标识码：BAH。VariableSt肌ctureControlStrate留forEl淞ticJointMa咖lllatorsWithTime—DelayCHENJiang，GUHong，S

3、ONGChong—sheng(ImmationDepanment，HuaqiaoUniVersity，Xi砌enFuji蛐361021，China)ABSTRACT：Tllelocalizationpmblemofnexiblejointm粕ipulator访tIItimedeIayisstudiedinthispaper．AnH蕾dynalllicvadablestlllcturecontmlmethodisproposedtodeal诵tllthenolllinearcharacteristics，themismatche

4、dpa—rameteruncenainties，theextemaldisturb明ceandthedi珏icUdttime—delaytemsoftheflexiblejointmaniplllator．BasedontheLy印unov—l(I私ovskiifunctional，鹊ymptoticallystableconditions锄dtheslidingsu吨lcecoemcientma-trixare舀venfortheclosed—loopsystemviatheme出odoflinearmatrixineqIl

5、ality(LMl)whichgreatlyreducesthedimcultyofdebug画ngsystem柚dimprovestIlee伍ciencyofthecontmlpmblem．Akindofnexiblejointm粕ipulatorwithtimedelayismodeled，andthepar锄etersettingschemeofdyn锄icv丽ables协JcturecontmUeris百ven．Throughtwosimulationc鹊es，itisprovedthattlleclosed—100p

6、systemcanbepositionedaccuratelyandquickly，inaddition，astrongmbustperfb肿锄cec柚beobtained．111eresearchinthisstudyalsopmvidesscientificbasisfort11econtmlsystemdesignofnexiblejointm柚iplllatorwithtimedelay．KEYWO砌)s：V面ables咖cturecontml；Time—delay；Elasticjointm觚ipulator；Lin

7、earmatrixinequali哆；Asymp-toticallvstable1引言相比于传统的刚性机械臂，柔性关节控制器具有部件轻量级、消耗低能量、负荷率高等优点，航天航空、精密机械制造及机器人研究与应用等领域都有着广泛的应用。然而较高的灵活性会不可避免地引起机械性振动，使得柔性关节控制器的控制比较困难。因此关于柔性关节控制器的相关研究得到广泛的关注¨。21。Spurgeon等人采用了一种反馈控收稿日期：2016—05一04—348一制的手段解决柔性关节机械臂的定位问题¨J，这种控制策略的前提条件是不确定性的上确界已知。文

8、献[4]则采用了一种基于奇异摄动理论的控制方法镇定柔性关节机械臂。文献[5]提出了一种基于在线信息的输出反馈控制器解决柔性关节机械臂轨迹跟踪问题。还有很多柔性关节控制器设计的控制方案，相关工作可以参考∞。J。尽管这些控制方案均取得了较好的效果，但是还有很多问题亟待解决。如当系