并联机器人的鲁棒自适应控制

1、年第期机器人技术与应用并联机器人的鲁棒自适应控制焦晓红耿秋实方一鸣李运峰燕山大学电气工程学院摘要本文针对含有不确定性的液压并联机器人，提出了一种鲁棒自适应控制器，该控制器能够克服参数变化和负载扰动的不良影响，保证系统的鲁棒全局渐近稳定性和良好的跟踪动态性能。计算机仿真结果证明了该控制方案的有效性。关键词并联机器人鲁棒控制自适应控制渐近稳定，1引言并联机器人同传统的串联机器人相比具有很多优点，例如更高的机械刚性，更高的位置精度，更高的承重比等，进而得到了广泛应用，因此其控制问题已成为机器人研究领域的热点之一。由液压伺服系统驱动的并联机器人的特征参数，随着工况和环境的变化以及外界干扰的存在会产生大

2、幅度的变化，这些都给控制器的设计带来困难。自适应控制可以很好的解决模型参数不确定性问题，但难以保证在未知干扰下的系统的稳定性和良好的暂态响应，而鲁棒控制对有界干扰具有较好的控制效果，本文针对液压并联机器系统的特点，提出了一种鲁棒自适应控制方法，使系统具有鲁棒全局渐近稳定性，即对参数不确定和外部干扰具有很好的鲁棒性，并具有良好的动态性能。仿真结果验证了该方法的有效性。效干扰力。，令可得到简化的数学模型为：（）（）将上式写成微分方程的形式：¨¨（）（）为液压缸的位移，假设期望输出为，取，则误差方程为：¨¨¨（），可将定义状态变量（）写为：2并联机器

3、人液压缸单通道的数学模型液压并联机器人单通道的数学模型参考文献，为：（）（）（）（）？其中，。本文的控制目标是：对存在参数不确定性及外界¨¨（）（），情况下，干扰的并联机器人系统，在给定输出设计一个鲁棒自适应控制器，保证误差系统渐近稳定。为了导出控制律，本文假定等效干扰力是有界的，并且和则有界，设的变化范围已知，其中，是液压油缸的体积弹性模量，为总的泄漏系数，为液压缸的有效面积，是总的压缩体积，为液压缸固有频率，和为阻尼比，随工控条件的变化而变化。是作用在液压主动关节上的等年第期（）3鲁棒自适应控制器的设计对于系统（），我们能找到一类函数（，）（，）（）（，），通过设计控制

4、器，使误差轨迹都能趋于域，域定义为：（，）（，）（）并使系统在域上有（），（），（），即误差轨迹能渐近地收敛于原点。例如取线性函数（）并选择，满足（）即可保证系统轨迹到达域后，有，即特征方程为由于条件（）保证系统特征根都小于零，所以误差系统渐近稳定于原点。现在的关键问题是需要找到使得系统轨迹趋于域的控制律。定理1：对于单通道液压并联机器人系统误差方程（），采用如下控制律：（）（）（）和参数自适应律¨（）¨其中，（）（）（，）（，）（）（，），（），为，的估计值，都是正实数，则系统具有全局鲁棒渐近稳定性，即证明：（），（），（），机器人技术与应用（），（），（）证明：取李亚普

5、诺夫函数（，）（，）（）则沿系统（）的任意轨迹，的微分为¨（）将（）式代入上式，得¨（）（）（）¨）（）（）（）（）（）（）考虑到（）和（）式，可知有下式成立：（）（）（）（）可见，的最后一项为负，所以有：¨（）（）（）（）（）（）将（）式代入上式，得（），进而，有（）（），故可以得出。由此可知参数收敛于一有界值。由于域定义为（）式，并且选取（，）为（）式和年第期（）式，则有（），（），（）。4仿真结果为验证本算法的有效性，对系统进行仿真研究：被控对象参数为，×，×，×，×，的变化范围，的变化范围。干扰力。鲁棒自适应控制器和参数自适应律为（）式和（）式，其中各控制参数分别为，（，），（），（）。设期望轨迹为（）（），初始状态为，（。仿真结果如图所示，图为系统的轨迹跟踪曲线，图为控制律曲线，图和图分别为，的参数自适应调整曲线。可以看出，在有参数不确定性和外部扰动存在时，应用本文所提出的鲁棒自适应控制器能得到很好的动态性能。图轨迹跟踪曲线图控制律曲线机器人技术与应用图参数调整曲线图参数调整曲线5结束语本文提出一种鲁棒自适应跟踪策略，用于对存在外界干扰与参数不确定性的液压并联机器人轨迹跟踪控制，能保证其全局的渐近跟踪，且使其具有良好的鲁棒稳定性与动态性