空间三关节机器人模糊积分滑模控制.pdf

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1、第29卷第2期计算机仿真2012年2月文章编号：1006—9348(2012)02—0162—05空间三关节机器人模糊积分滑模控制胡盛斌L2，陆敏恂2(1．上海工程技术大学航空运输学院，上海201620；2．同济大学机械工程学院，上海201804)摘要：研究提高关节机器人轨迹跟踪控制的性能，由于关节机器人运动中产生振动，影响系统的稳定性能。为解决上述问题，提出了一种反馈线性化的自适应模糊积分滑模控制方法。在上述方法的基础上，对机器人非线性动力学模型反馈线性化。为了进一步提高滑模控制的精度，设计了一种积分滑

2、模面的滑模控制器，可以减弱积分滑模控制的抖振。通过设计一个模糊控制器，根据积分滑模面的大小自适应地调节积分滑模控制的切换部分，达到削弱抖振的目的。利用李亚普诺夫定理证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明，改进方法有效地提高了关节机器人跟踪控制性能。关键词：积分滑模控制；模糊控制；抖振；空间多关节机器人中图分类号：TP242文献标识码：BFuzzyIntegralSlidingModeControlforThree——LinksSpatialRobotHUSheng—binl”．LUMin—xun2(1．Sc

3、hoolofAirTransportation，ShanghaiUniversityofEn舀neeringScience，Shanghai201620，China；2．CollegeofMechanicalEngineering，Ton舀iUniversity，Shanghm201804，China)ABSTRACT：Inordertoimprovetheperformanceoftrajectorytrackingcontrollerforthree—linksspatialrobot，anadapt

4、ivefuzzyintegralslidingmodecontrollerbasedonfoedbacklinearizationwasproposedinthispaper．Thenon—lineardynamicmodelofthree—linksspatialrobotwaslinearizedbymeansofthefeedbacklinearizationtechnique，andaintegralslidingmodelcontrollerwasdesignedtoreducetracking

5、errorsoftraditionalslidingmodecontroller．Toreducethechatteringofintegralslidingmodecontrol，afuzzycontrollerwasdesignedtoadaptivelytunetheswitchpartofintegralslidingmodecontrollerbasedonslidingmodecontrolsurface．ThesystemstabilitywasprovedbyLya—punovprinci

6、ple．Simulationresultsshowthevalidityoftheproposedcontrolscheme．KEYWORDS：Integralslidingmodecontrol；Fuzzycontrol；Chattering；Multi—linksspatialrobot1引言机器人系统是一个时变、强耦合的多输人多输出非线性系统，具有非线性动力学特性，而且在实际应用中不可避免地存在不确定性，其控制十分复杂⋯。滑模控制(SlidingModeControl，SMC)本质上是一类特殊的非线

7、性控制，因具有强鲁棒性而成为一种有效的控制方法旧o。针对含有多种不确定性干扰和摄动的多关节机器人控制，已经出现了很多行之有效的方法"。o。文献[3]针对遥操作机器人系统，在建立末端有集中质量的单连杆柔性从机械臂的动力学模型基础上，设计了一种基于柔性从机械臂的遥操作机器人系统的新型滑模变结构控制方案。该方案能有效地抑制柔性从基金项目：上海市科委科研计划项目(09170502400)收稿日期：2011—03—08修回日期：2011—05—03----——162----——机械臂的弹性振动，自由运动情况下系统能

8、较好地实现位置跟踪。文献[4]针对面向微创外科手术系统的遥微操作机器人系统，设计了一种新型的滑模变结构控制方案，在该方案中主机械手采用阻抗控制而从机械手采用滑模变结构控制策略。该方案能较好地实现位置比例跟踪和力比例跟踪。文献[5]提出了一种模糊滑模控制方法，利用该方法结合传统滑模控制和模糊控制的优点，提高了系统的性能，并针对平面两关节机器人进行了仿真验证。文献[6]在滑动模面中加入了积分项，通过模糊规则设计了模糊滑模控制器，并