基于反演设计的机器人自适应动态滑模控制.pdf

《基于反演设计的机器人自适应动态滑模控制.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、ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用2010，46(8)211基于反演设计的机器人自适应动态滑模控制王洪瑞-，冯玉东-，刘秀玲2，冯展芳1WANGHong—ruil,FENGYu—dang',LIUXiu-lin92．FENGZhan—fan911．燕山大学西校区电院工业计算机控制工程河北省重点实验室，河北秦皇岛0660042河北大学，河北保定0710021．KeylabofIndustrialControlEngineeringofHebeiProvince，YanshanUniversity，Qinhuan

2、gdao，Hebei066004，China2．HebeiUniversity，Baoding，Hebei071002，ChinaE-mail：fydl214@yahoo．tomWANGHong-rui。FENGYu-dong。LIUXiu-ling，etaLAdaptivedynamicslidingmodecontrolforroboticmanipulatorbasedonbackstepping．ComputerEngineermgandAppfications。2010。46(8)：211-213．Abstract：Anewdynamicslidi

3、ngmodecontrollawispresentedfortrackingcontrolofrobotmanipulator．NewswiwhfunctionbasedonbacksteppingmethodisdesignedtOtransferdiscontinuitytOderivativenessofthecontrollaw，gOthattheehatteringsofcontrolcanbeeliminated．ThecontrollawCallguaranteefastconvergenceoftrajectorytrackingerrora

4、8well鹅robustnessforexternaldisturbancesandparameteruncertainties．Simulationresultsprovethevalidityoftheoreticanalysisresults．Keywords：roboticmanipulator；slidingmodecontrol；backstepping；adaptive摘要：针对机器人跟踪控制问题，设计了一种新型的动态滑模控制器，采用反演(back8tepping)方法设计一种新的切换函数，将不连续项转移到了控制的一阶导数中，得到了输入的平滑性

5、的动态滑模控制律。该控制律能保证轨迹跟踪误差的快速收敛性和参数不确定的鲁棒性，仿真实例验证了该控制算法的有效性。关键词：机器人；滑模控制；反演设计；自适应DOI：10．3778／j．issn．1002—8331．2010．08．061文章编号：1002—8331(2010)08—0211-03文献标识码：A中图分类号：TP262．41引言近年来，Backstepping(李亚普诺夫递推)设计方法在非线性系统控制中被广泛研究，此方法针对带有参数严格反馈形式的非线性系统，提供了递推的步骤从而保证了系统的全局稳定性。滑模变结构控制不需要被控对象精确的数学模型，并对

6、一类有界干扰及参数变化具有很强的鲁棒性，从而在机器人控制领域扮演了重要的角色【1】。但是，变结构控制中存在着严重的抖振问题。为了解决这个问题，许多学者采用了边界层技术，例如运用饱和函数等代替切换函数来平滑控制信号，然而由于没有定量规则来确定边界层的厚度，相应的抖振消除效果难以得到保证，并且这些方法只能确保跟踪误差的最终一致有界，在消除抖振的同时也消弱了变结构控制的鲁棒性，连续化后的变结构控制减弱了其本身的强鲁棒性田。动态滑模方法通过设计新的切换函数或者将常规滑模变结构控制的切换函数通过微分环节构成新的切换函数。该切换函数与系统控制输入的一阶或高阶导数有关，可

7、将不连续项转移到控制的一阶或高阶导数中去，得到在时间上本质连续的动态滑模控制律，有效地降低了抖振。2控制系统的设计对于n关节刚性机器人，其动力学方程可表示为：M(q)q+C(q，q)q-t-G(q)+F(il)=Y(q，口，q)O----r(1)式中，口，口，gER8分别为机器人关节角度矢量、角速度矢量及角加速度矢量；彳ER“为关节控制力矩输入矢量；M(g)∈屁一为对称正定的惯量矩阵；c(口，鼋)ER“代表哥氏力与离心力矢量；G(孽)∈R8为重力项矢量；F(孽)为摩擦力项；y(口，g，口)是已知函数矩阵，称作回归矩阵(regresgor)，0是rxl的机器人

8、物理参数向量切。对于机器人系统，令工1=4／，x舀，