机器人的柔性关节机械手控制研究.pdf

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1、第28卷第2期计算机仿真2011年2月文章编号：1006—9348(2011)02—0244～04机器人的柔性关节机械手控制研究赵丹青(中南民族大学计算与实验中心。湖北武汉430074)摘要：研究柔性关节机械手的自适应控制策略，当机械手系统参数准确已知时，传统的反演控制算法可以根据状态反馈对柔性关节机械手进行控制。但是机械于模型参数存在误差时，传统的控制方法需要关节．加速度反馈，这将对柔性关节机械手的控制信号将引入噪声，能够破坏系统的动态品质。为解决上述fnJ题，在反演控制算法的基础上引入鲁棒性，提出了鲁棒自适应反

2、演控制算法。在已知模型误差界的条件下。通过神经网络对误差在线自学习，实现了无需模型的柔性关节自适应控制。与传统算法相比，新方法对未知扰动等模型具有鲁棒性及全局稳定性，同时不需要关节加速度信息反馈。关键词：柔性；反演算法；联合仿真；轨迹跟踪中图分类号：TP242文献标识码：BResearchonFlexible-jointControlforRobotsZHAODan—-qing(CenterComputing＆Enperimenting，South—CentralUniversityForNationalities

3、，WuhanHubei430074，China)ABSTRACT：Theself—adaptivecontrolschemehasbeenresearchedforflexible—jointrobots．Whenthesystempa—rametersa地known，thebacksteppingdesignmethodisdirectlyapplicabletocontrolflexiblejointrobotmanipulatorswithstatefeedback．Ontheotherhand，whenth

4、esystemparametersa陀unknowTi，ino—ertocontrolflexiblejointrobotmanipulators，theoriginaladaptivebacksteppingdesignmethodrequiresthejointaccelerationfeedback，whicha弛pronetonoise．Inordertoovercometheproblem．wepresent0．11additionalrobustcontrollawinconjunctionwithth

5、eadaptivebaeksteppingdesignprocedure．WiththeknownfⅪ'rorboundaryofmodel，theself—adaptivecontrolforflexible-joint·robotsisrealizedwithunknownmodelparameter．Comparedwithmostoftheavailablecontrolschemesforflexiblejointrobotsystemthatassume8weakjointflexibilityorkn

6、owledgeofjointaccelerations，theproposedcon-troilawguaranteesglobalstabilityoftherobotmanipulatorswithuncertainjointflexibilitywithoutrecou瑚toanyjointaccelerationorjerkme酗ummenb．KEYWORDS：Flexible；Backstepping；Emulateunite；Trackingl引言由于空间技术和机器人技术的发展，柔性多体系统动力学的研究

7、受到了很大的关注。柔性机械臂作为柔性多体系统动力学分析与控制理论研究最直接的应用对象，由于其具有简明的物理模型以及易于计算机和实物模型实验实现的特点，已称为发展新一代机器人和航空航天技术的关键性课题。与刚性机械臂相比，柔性机械臂具有可实现高速操作的能力、较高的负载自重比、较低的能耗和较低的生产成本以及具有更大的工作空间等优点。柔性机械臂是一个非常复杂的动力学系统，其动力学方程具有高度非线性、强耦合性收稿日期：2010—06一lO修回日期：2010—09一18·--——244·-———以及时变等特点，由于柔性机械臂具

8、有弹性变形及振动，直接影响系统的稳定与控制精度¨。J。对于柔性关节机械手的控制，主要有反演控制算法与奇异摄动方法。奇异摄动法不能确定系统的全局收敛，因此反演控制方法应用更为广泛。当系统参数准确已知时，传统的反演控制算法可以根据状态反馈财柔性关节机械手进行控制。但是机械手模璎参数存在误差时，该控制方法需要关节加速度反馈，这将对柔性关节机械手的控制引入噪声。针对