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如何改進非線性干擾觀測器的機械臂自適應反演滑模控制

2474220 2018-12-12 | rar | 0.78 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

　　針對傳統滑模和傳統干擾觀測器在機械臂關節位置跟蹤中存在的控制輸入抖振、需要測量加速度項、應用模型受限等問題，提出一種改進非線性干擾觀測器的機械臂自適應反演滑模控制算法。首先，設計改進的非線性干擾觀測器進行在線測試，在滑模控制律中加入干擾估計值對可觀測的干擾進行補償；然后選擇合適的設計參數，使觀測誤差指數型收斂；其次，引入反演自適應控制律，對不可觀測的干擾進行估計，進一步改善控制系統的跟蹤性能；最后，利用李雅普諾夫函數驗證了閉環系統的漸近穩定性，并將其應用于機械臂關節位置跟蹤。實驗結果表明，與傳統滑模算法比較，所提控制算法不但加快了系統的響應速度，而且能有效地削弱系統抖振、避免測量加速度項并擴大應用模型使用范圍。

　　機械臂是由關節連接起來的一系列連桿構成的，具有多個自由度，用以抓取和移動物件的裝置。作為一個復雜的多輸入多輸出系統，機械臂系統具有強耦合、未建模動態、時變不確定性、高度非線性等特征。機械臂在生活醫療、農業生產、工業需要甚至是航天航空領域有著廣泛的應用前景，因此對機械臂的精確控制得到了高度的重視。機械臂的控制主要是對它的各關節或末端執行器的位置進行控制，使其能夠以期望的動態品質跟蹤給定的軌跡，即所設計的控制系統的任務是軌跡跟蹤控制。然而機械臂控制系統具有一定的復雜性，容易受到摩擦力和負載等的干擾，所以傳統的PID（Proportion Integration Differentiation）控制方法難以滿足準確快速穩定的控制要求。