第1期2019年1月组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool &Automatic Manufacturing Technique
No.1Jan.2019
文章编号:1001-2265(2019)01-0086-04 DOI:10.13462/https://www.doczj.com/doc/2e12644619.html,ki.mmtamt.2019.01.023
收稿日期:2018-02-20
?基金项目:广东省本科高校高等教育教学改革项目(2017008);广东省青年创新人才项目(2017GkQNCX014);吉林大学珠海学院创新能力培育工
程项目(2017XJCQ010);吉林大学珠海学院教学质量工程项目(ZLGC20170701);广东科学技术职业学院科研项目(XJPY2016022)
作者简介:张程(1986 ),女,沈阳人,吉林大学珠海学院讲师,研究方向为机器人控制系统,(E -mail)orangel221@https://www.doczj.com/doc/2e12644619.html,;通讯作者:
张卓(1986 ),男,黑龙江佳木斯人,广东科学技术职业学院讲师,博士,研究方向为机器人技术,(E -mail)iammrlibra@https://www.doczj.com/doc/2e12644619.html,三
自适应鲁棒控制在机械臂轨迹跟踪中的应用?
张 程1,张 卓2
(1.吉林大学珠海学院,广东珠海 519041;2.广东科学技术职业学院,广东珠海 519041)摘要:以仿人型机械臂为研究对象,针对常规PID 控制器在机械臂轨迹跟踪控制中存在速度较缓慢二位姿误差较大的问题,设计了一种自适应鲁棒控制策略三利用SolidWorks 进行机械臂结构的自主设计,根据所设计的机械臂参数进行控制器设计,利用Simulink 建立机械臂控制系统模型,在直线和曲线两种运动目标轨迹下进行轨迹跟踪控制验证三实验结果表明,相对于常规控制器该自适应鲁棒控制方法可以更为准确地控制机械臂的末端轨迹,跟踪速度快且跟踪位姿准确,具有较好的可行性及可移植性三
关键词:机械臂;轨迹跟踪;鲁棒控制
中图分类号:TH166;TG659 文献标识码:A
Application of Adaptive Robust Control of the Manipulator Trajectory Tracking
ZHANG Cheng 1,ZHANG Zhuo 2
(1.Zhuhai College of Jilin University,Zhuhai Guangdong 519041,China;2.Guangdong Polytechnic of Sci-ence and Technology,Zhuhai Guangdong 519041,China)
Abstract :Based on the humanoid manipulator as the research object ,according to question of slow speed and pose errors in tracking control of manipulator trajectory by the conventional PID controller ,a robust a-daptive control strategy is designed in this paper.It makes use of SolidWorks to design the structure of me-chanical arm ,and the controller is designed according to the parameters of mechanical arm was designed ,using Simulink to establish the manipulator control system model ,and make trajectory tracking control ver-ifications under straight and curved trajectory.The experimental results show that compared with the con-ventional controller ,the adaptive robust control method can control the manipulator trajectory tracking more accurately ,tracking faster and the position more accurately ,it has good feasibility and portability.Key words :manipulator ;trajectory tracking ;robust control
0 引言
从控制理论的角度看,多自由度机器人系统是一个复杂的动态耦合系统[1],其数学模型具有明显的复杂性和非线性,如何设计一种能较好地应对这类强不确定性和非线性系统的轨迹跟踪控制方案是一个重要课题三在实际应用中,面对由系统自身或外界原因造成的不确定干扰因素,常规PID 控制不能很好的满足机器人系统的控制要求,存在速度较缓慢二位姿误差较大的问题三一些学者采用智能算法与传统算法结合,以解决上述缺陷或不足,例如神经网络二模糊理论及鲁棒控制等智能理论[2-5]三针对上述问题,本文采用自适应鲁棒控制算法以解决仿人型机械臂的控制优化问题,利用SolidWorks 进行仿人型机械臂机械结构的自主设计,采用La-grange-Euler 法建立机械臂的动力学模型,设计鲁棒
控制律及相关控制参数,并通过直线和曲线两种目标轨迹的跟踪控制实验,验证了该方法具有明显优于常规控制器的跟踪控制性能三
1 机械臂结构及动力学模型
1.1 机械结构设计
利用SolidWorks 进行机械臂结构的自主设计,建立仿人型机械臂的三维模型三带有外轴的仿人型机械臂机械结构如图1所示,其具有肩关节二肘关节二腕关节(末端执行器),由电机驱动,可以实现3个自由度运动三其肩关节运动范围-180?~180?,肘关节运动范围-170?~170?,腕关节运动范围-90?~90?三并设计将肩关节固定在外轴机构上以扩展该机械臂的作业范围三该机器臂适用于物体追踪二检测二切割以及扫描等作业三标称物理结构参数如表1所示三
万方数据