基于模糊补偿的七自由度机械手轨迹跟踪控制.pdf

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1、2012年12月机床与液压DeC．2012第40卷第23期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．40No．23DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．23．019基于模糊补偿的七自由度机械手轨迹跟踪控制杨彝，梁喜凤(中国计量学院机电工程学院，浙江杭州310018)摘要：针对多关节机械手的不精确动力学模型导致计算力矩法控制的鲁棒性差和不能实现全局渐进稳定的问题，以一种七自由度机械手为研究对象，采用计算力矩加自适应模糊补偿控制，通过ADAMS与MATLAB联合仿真进行机械手轨迹跟踪控制研究，并证明了系统的稳定

2、性和误差的收敛性。仿真结果表明：利用该方案控制的七自由度机械手具有较好的轨迹跟踪特性，无须机器手精确的动力学模型。关键词：模糊控制；计算力矩控制；轨迹跟踪；机械手中图分类号：TP241．2文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)23—073—3TrackFollowingControlofa7-DOFManipulatorBasedonFuzzyLogicCompensationYANGBen，LIANGXifeng(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，ChinaJiliangUn

3、iversity，HangzhouZhejiang310018，China)Abstract：Takinga7degrees—of-freedom(DOF)manipulatorasanobject，usingacombinationofcomputedtorquecontrolandfuzzylogicadaptivecompensation，anovelapproachofthetrackfollowingcontrolbyADAMSandMATLABwaspresented，whichwastosolvetheproblemthatthet

4、raditionalcomputedtorquecontrolwasundesirablerobustnesswhenthedynamicalmodelofmanipulatorwasuncertain．Thesimulationresultsshowthatthe7-DOFmanipulatorhasbettertrackingperformancebytheproposedscheme．Keywords：Fuzzycontrol；Computedtorquecontrol；Trackfollowing；Roboticmanipulator在众

5、多机械手轨迹跟踪控制方法中，基于模型的速度，模糊规则少，有利于实时控制。在仿真试验计算力矩法十分有效。对于已建立精确动力学模型的中，利用ADAMS虚拟样机仿真软件建立机械手的虚机械手系统，采用计算力矩法理论上能保证全局渐进拟样机，以此虚拟样机作为控制系统的被控对象，与稳定或全局指数稳定的轨迹跟踪⋯。但实际应用中，MATLAB进行联合仿真，提高仿真结果的真实性。无法获得机械手精确的动力学模型，以及机械手在工1七自由度机械手模型建立作过程中还会受到外界环境干扰等不确定因素的影此七自由度机械手是由5个转动关节和2个移动响，采用一般的计算力矩法不能满足控

6、制要求。关节组成。该机械手具有运动学冗余度，对于末端笛模糊逻辑系统具有能以任意精度逼近任意非线性卡尔空间中确定的位姿，其关节空间存在着自运动，函数的万能逼近能力-z，近年来模糊控制被越来越多具有很好的灵活性和柔顺性，可以进行复杂的操地用于非线性控制中。其中，文献[3]使模糊作。机械手杆件编号从机座至末端执行器依次为控制与变结构控制相结合，降低了控制力矩的抖振，0，1，2，⋯，7，h，其中关节1为移动关节，关并且拥有更好的跟踪效果。文献[4]使模糊控制和节3—7为转动关节。机械手的杆件参数和关节变量监督控制相结合，保证了闭环系统的稳定。文献[5如表

7、1。—6]利用模糊控制对不精确机械手模型进行自适应表1七自由度机械手杆件参数和关节变量补偿，取得了很好的效果，但由于控制系统需要被控对象的加速度，并且当机械手关节数增加后，会产生大量的模糊规则，导致计算量过大。作者提出一种计算力矩法结合模糊控制的策略，对系统的不确定部分采用自适应模糊逻辑系统逼近，模糊逻辑系统的参数基于Lyapunov稳定性理论自适应调节，保证了闭环系统的渐进稳定。与文献[5—6]的方案相比，其优点在于：不需要被控对象的加收稿日期：2011—10—22作者简介：杨彝(1985一)，男，硕士研究生，研究方向为机器人。E—mail：b

8、luefire329@hotmail．corn。通信作者：梁喜凤，E—mail：lxfcjlu@163．com。·74·机床与液压第40