机械手轨迹跟踪精度控制仿真研究.pdf

《机械手轨迹跟踪精度控制仿真研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第32卷第lO期计算机仿真2015年10月文章编号：1006—9348(2015)10—0314—04机械手轨迹跟踪精度控制仿真研究梁伟平，王佳荣(华北电力大学自动化系，河北保定071003)摘要：由于机械手模型具有多自由度的关节机械结构，且关节之间强耦合，为提高跟踪精度，研究有效解除各关节之间耦合，实现机械手轨迹跟踪控制的稳定性和鲁棒性。通过将耦合严重的二自由度机械手进行解耦，使之变为2个二阶积分子系统。然后对上述子系统设计采用近邻L—M算法的神经网络a阶逆系统控制器。仿真结果表明：复合控制系统不但可实现机械手的线性化解耦控制，而且控制过程中仅用位置反馈就可以实现机械手的快速轨

2、迹跟踪，在不需要改变控制器参数的前提下，能对不同频率、不同波形乃至不同幅值的曲线实现精确跟踪。关键词：机械手；线性化解耦；神经网络逆系统；轨迹跟踪中图分类号：TP273文献标识码：BSimulationStudyofTrajectoryTrackingPrecisionControlforRobotManipulatorsLIANGWei—ping，WANGJia—rong(DepartmentofAutomation，NorthChinaElectricPowerUniversity，BaodingHebei071003，China)ABSTRACT：Sincemostofth

3、erobotmanipulatorsmodelhavemultipledegreesoffreedomjointmechanicalstruc—ture，andstrongcouplingbetweenthejoints，itisnecessarytoresearchatrajectorytrackingcontrolmethodwhichcaneffectivelyrelievethecouplingbetweentheJointsofrobot．Thispapermakestherobotmanipulatorsystemintoatwosecond—orderintegra

4、lsubsystembydecouplingthetwodegreesoffreedommanipulatorsystems．Thenwedesignacontrollerbasedonnearest—neighborL—Malgorithmneuralnetsd—orderinversesystem．Simulationresultsshowthat，thiscomplexcontrolsystemcannotonlyachievelineardecouplingcontrol，butalsoachievearapidtrajee—torytrackingonlywithpos

5、itionfeedback．Noneedtochangethecontrollerparameters，theproposedcontrollerCana-chieveaccuratetrackingofdifferentfrequencies，differentwaveformsandevendifferentamplitudecurves．KEYWORI)S：Roboticmanipulators；Linearcoupling；Neuralnetworkinversesystem；Trajeetorytracking1引言近年来，机械手在医疗、机械等领域中得到了广泛地应用¨-

6、2]，但由于其模型是具有非线性和强耦合性的复杂系统，其精确控制一直是学者研究的热点与难点‘3‘7J。目前，已经提出了很多控制方法用于机械手的轨迹跟踪。文献[8]提出了基于函数滑模控制器的控制方法，用于解决不确定机械手的轨迹跟踪控制问题，克服了滑膜控制器容易带来的抖振。文献[9]提出的在线鲁棒自适应神经网络跟踪控制器，用于解决一类具有外界干扰和不确定性的机械手轨迹跟踪控制问题。文献[10]提出了具有IJ2干扰抑制的鲁棒轨迹跟踪控制器，实现了对机械手闭环系统的渐进轨迹跟踪控制，收稿日期：2014—10—28修回13期：2014—12—17—314一并且对外扰有一定的抑制作用。但在实际

7、应用中，大多数的机械手模型具有多自由度的关节机械结构，且关节之间强耦合，因此，研究能够有效解除各关节之间耦合的机械手轨迹跟踪控制方法是十分必要的。本文通过将耦合严重的二自由度机械手进行解耦，使之变为2个二阶积分子系统，然后对这些子系统设计基于近邻L—M(Levenberg—Marquardt)算法的神经网络d阶逆系统控制器。根据仿真结果可知，提出的控制方法不仅能够对机械手进行线性化解耦控制，而且仅用位置反馈就可以快速实现轨迹跟踪，在不需要改变控制器参数的前提下，能对不同频率、不同