基于非回归矩阵的移动机械臂的自适应控制

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1、基于非回归矩阵的移动机械臂的自适应控制吴玉香胡跃明(华南理工大学自动化科学与工程学院,广州510641)E-mail:xyuwu@scut.edu.cn摘要针对非完整移动机械臂系统的输出跟踪问题,在系统的惯性参数及未建模动态未知的情况下,根据动力学方程的性质,为其设计了基于非回归矩阵的自适应控制律。将其用于一类非完整移动机械臂的输出跟踪控制,仿真结果验证了所提出控制方法的正确有效性。关键词非完整约束移动机械臂不确定非线性系统自适应控制文章编号1002-8331-(2006)21-0217-03文献标识码A中图分类号TP27Non-regressor-basedAda

2、ptiveControlofMobileManipulatorsWuYuxiangHuYueming(CollegeofAutomationScienceandEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641)Abstract:Fortheoutputtrackingproblemofthenonholonomicmobilemanipulatorswithunknowninertiaparametersandunmodeleddynamics,anon-regressor-basedadapt

3、ivecontrollawisdesignedaccordingtothepropertiesofthedynamicalequation,andthestabilizationofsystemisprovedbyLyapunovfunction.Thisapproachisusedtotheoutputtrackingcontrolofanuncertainnonholonomicmobilemanipulators,Theresultsofnumericalsimulationshowtheeffectivenessoftheproposedscheme.Key

4、words:Nonholonomicconstraint,mobilemanipulators,uncertainnonlinearsystem,adaptivecontrol1引言适当维数矩阵,J(q)是(n-m)×n满秩矩阵(2≤m

5、V,M-2V是反对称阵;体姿态不受控的空间机器人等。尽管这类系统是可控的,但由(2)M,V,G是有界的。于它不满足Brockett条件[2],所以不能用连续的纯状态反馈来假设g(q)=[g1(q),⋯,gm(q)]构成J(q)零空间的一组基,对其进行控制[3]。移动机械臂由于既具有移动机器人的可移动则系统(1)的控制问题可转化为如下系统的控制问题。性又具有机器臂的灵活操作性,使其具有大的工作空间,在国.q=g1(q)v1+g2(q)v2+⋯+gm(q)vm(2a)防、工业、农业、家庭及医疗等行业中具有很高的应用价值,近..年来已引起国际学术界和工业界的高度重视[4,

6、5]。但由于移动机M1(q)v+V1(q,q)v+G1(q)=B1(q)τ(2b)其中,v=[v,⋯,v]T是速度矢量,M(q)=gT(q)M(q)g(q),G1m11械臂系统是典型的高度非线性、强耦合的非完整动力学系统,..(q)=gT(q)G(q),B(q)=gT(q)B(q),V(q,q)=gT(q)M(q)g(q)+不能用光滑或连续的时不变状态反馈来实现其渐近稳定或跟11.踪,只能寻求不连续、时变或混合控制律来实现其渐近稳定或gT(q)V(q,q)g(q)。容易证明系统(2)具有如下性质:跟踪[6~8]。.(1)M1是正定对称矩阵,M1-2V1是反对称阵;本

7、文针对非完整移动机械臂系统,在系统的惯性参数及未(2)M1,V1,G1是有界的。建模动态未知的情况下研究其输出跟踪问题,并给出了相应的令系统的输出为:y=[yyyy]T,则输出方程可表示为:1234控制方案。仿真结果表明,所提出的控制方法是正确有效的。.y=J1(q)v(3)其中,J1(q)为雅可比矩阵。方程(2b)可表示为:2问题描述....受非完整约束移动机械臂的一般方程可表示为[9]:M(q)y+V(q,q)y+G(q)+ud=B(q)τ(4)-T-1.-T.-1....M(q)q+V(q,q)q+G(q)=B(q)τ+JT(q)!(1a)其中,M(q)=