[1]丛 成.基于自适应滑模控制器的机械臂运动控制方法[J].机械与电子,2022,(11):51-54.
 CONG Cheng.Manipulator Motion Control Method Based on Adaptive Sliding Mode Controller[J].Machinery & Electronics,2022,(11):51-54.
点击复制

基于自适应滑模控制器的机械臂运动控制方法()
分享到:

《机械与电子》[ISSN:1001-2257/CN:52-1052/TH]

卷:
期数:
2022年11期
页码:
51-54
栏目:
自动控制与检测
出版日期:
2022-11-25

文章信息/Info

Title:
Manipulator Motion Control Method Based on Adaptive Sliding Mode Controller
文章编号:
1001-2257 ( 2022 ) 11-0051-04
作者:
丛 成
中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司,陕西 西安 710018
Author(s):
CONG Cheng
( Changqing Drilling Corporation , China National Petroleum Corporation Chuanqing Drilling Engineering Co. , Ltd. , Xi ’ an 710018 , China )
关键词:
动力学模型自适应滑膜控制器补偿器Lyapunov 函数机械臂运动控制
Keywords:
dynamic model adaptive synovial controller compensator Lyapunov function manipulator motion control
分类号:
TP273
文献标志码:
A
摘要:
由于无法消除机械臂运动过程中存在的高频振动,导致运动控制方法存在跟踪精度低、控制稳定性差和控制性能差等问题。对此,提出一种基于自适应滑膜控制器的机械臂运动控制方法,在机械臂动力学模型的基础上设计非线性观测器,对机械臂控制系统中存在的干扰信号进行观测,设计自适应滑膜控制器对干扰信号进行补偿。将补偿器引入自适应滑膜控制器中,其主要作用是抑制机械臂在运动过程中存在的高频振动,以提高控制稳定性,通过 Lyapunov 函数设计自适应滑膜控制器的总控制律,根据总控制律利用改进后的自适应滑膜控制器完成机械臂的运动控制。实验结果表明,所提方法的跟踪精度高、稳定性好、控制性能高。
Abstract:
The high-frequency vibration in the movement of the manipulator can not be eliminated , which results in the problems such as low tracking accuracy , poor control stability and poor control performance.In this paper , a manipulator motion control method based on adaptive synovial controller is proposed.Based on the manipulator dynamic model , a nonlinear observer is designed to observe the interference signals in the manipulator control system , and the adaptive synovial controller is designed to compensate the interference signals.The compensator is introduced into the adaptive synovial controller to suppress the high-frequency vibration of the manipulator in the movement process , so as to improve the control stability.The total control law of the adaptive synovial controller is designed by Lyapunov function. According to the total control law , the improved adaptive synovial controller is used to complete the motion control of the manipulator.The experimental results show that the proposed method has high tracking accuracy , good control stability and high control performance.

参考文献/References:

[ 1 ] 陈小刚,李坤 . 基于增强现实脑机接口和计算机视觉的机械臂控制系统[ J ] . 生物医学工程学杂志,2021 , 38( 3 ): 483-491.
[ 2 ] 刘晶,普杰信,牛新月 . 基于神经网络滑模的机械臂轨迹跟踪控制方法[ J ] . 计算机工程与设计, 2019 , 40 ( 7 ):1934-1938.
[ 3 ] 屈海军,杨森 . 基于二型模糊遗传控制器的冗余自由度机械臂运动控制的研究[ J ] . 中国工程机械学报, 2021 ,19 ( 2 ): 117-122.
[ 4 ] 王俊,张俊红,马梁 . 基于关节极限的冗余机械臂混沌动力学及控制[ J ] . 机床与液压, 2019 , 47 ( 2 ): 113-117.
[ 5 ] 肖仁,吴定会 . 机械臂固定时间观测器和自适应滑膜控制方法的设计 [ J ] . 机械科学与技术,2020 , 39 ( 5 ):714-720.
[ 6 ] 李紫君,赵建卫,张兴鹏 . 参数不确定不同阶混沌系统的自适应滑模同步[ J ] . 西南大学学报(自然科学版),2020 , 42 ( 7 ): 130-138.
[ 7 ] 赵亮 . 带有移动末端执行器的柔性机械臂的动力学分析[ J ] . 振动与冲击, 2020 , 39 ( 8 ): 112-117.
[ 8 ] 沈智鹏,毕艳楠,郭坦坦,等 . 带非线性观测器的欠驱动船舶自适应动态面输出反馈轨迹跟踪控制[ J ] . 系统工程与电子技术,2019 , 41 ( 2 ): 409-416.
[ 9 ] 刘鑫蕊,高超,王智良 . 基于非线性扰动观测器的光伏并网逆变器直流侧母线电压控制[ J ] . 电网技术, 2020 ,44 ( 3 ): 897-906.
[ 10 ] 程启明,孙伟莎,程尹曼,等 . 电网电压不平衡条件下 MMC 的基于 Lyapunov 函数非线性控制策略[ J ] . 高电压技术,2019 , 45 ( 12 ): 3984-3992
[ 11 ] 戚妮,罗勇,林望 . 基于类 Lyapunov 函数的非线性切换系统的 Reach While Stay 性质验证[ J ] . 系统科学与数学,2019 , 39 ( 12 ): 1964-1971.
[ 12 ] 马超,张显库,杨光平 . 基于 Lyapunov 稳定性的船舶航向保持控制器非线性反馈改进[ J ] . 中国舰船研究,2019 , 14 ( 1 ): 150-155 , 161.
[ 13 ] 周颖,刘璐璐,韩鹭 . 基于量化依赖 Lyapunov 函数的时变时延网络控制系统的鲁棒控制[ J ] . 南京邮电大学学报(自然科学版),2020 , 40 ( 4 ): 57-63.
[ 14 ] 屈海军,杨森 . 基于二型模糊遗传控制器的冗余自由度机械臂运动控制的研究[ J ] . 中国工程机械学报,2021 , 19 ( 2 ): 117-122.
[ 15 ] 刘东,万雄波,王亚午,等 . 基于模型降阶与链式结构的平面欠驱动机械臂位姿控制[ J ] . 中国科学:信息科学,2020 , 50 ( 5 ): 718-733.

相似文献/References:

[1]李盛寅,王华,朱笋,等.上肢康复机器人动力学模型参数辨识[J].机械与电子,2018,(12):77.
 LI Shengyin,WANG Hua,ZHU Sun,et al.Parameter Identification of Dynamic Model of Upper Limb Rehabilitation Robot[J].Machinery & Electronics,2018,(11):77.
[2]耿冉冉,姚志远,徐 豪,等.柔性并联微夹取器的动力学分析及试验研究[J].机械与电子,2021,(02):33.
 GENG Ranran,YAO Zhiyuan,XU Hao,et al.Dynamic Analysis and Experimental Study of a Flexible Parallel Microgripper[J].Machinery & Electronics,2021,(11):33.
[3]刘永平,李 波.热加工用机械手末端轨迹跟踪控制方法研究[J].机械与电子,2022,(12):44.
 LIU Yongping,LI Bo.Research on End Trajectory Tracking Control Method of Manipulator for Hot Working[J].Machinery & Electronics,2022,(11):44.
[4]吴 昊.新能源汽车主动四轮转向稳定性控制技术[J].机械与电子,2023,41(02):37.
 WU Hao.Active Four-wheel Steering Stability Control Technology for New Energy Vehicles[J].Machinery & Electronics,2023,41(11):37.
[5]董 慧,张 华.基于运动微分方程的搬运机器人姿态控制器设计[J].机械与电子,2023,41(03):50.
 DONG Hui,ZHANG Hua.Design of Attitude Controller of Handling Robot Based on Motion Differential Equation[J].Machinery & Electronics,2023,41(11):50.
[6]张 华.基于非线性优化算法的工业机器人轨迹跟踪自动控制[J].机械与电子,2023,41(04):55.
 ZHANG Hua.Automatic Trajectory Tracking Control of Industrial Robot Based on Nonlinear Optimization Algorithm[J].Machinery & Electronics,2023,41(11):55.
[7]冷祥彪,陈保刚,蒋 亮,等.基于遗传算法的塔式起重机自动控制方法[J].机械与电子,2023,41(12):43.
 LENG Xiangbiao,CHEN Baogang,JIANG Liang,et al.Automatic Control Method of Tower Crane Based on Genetic Algorithm[J].Machinery & Electronics,2023,41(11):43.
[8]刘晓铭,华定忠,张 静,等.基于姿态信息的双足移动机器人越障步态控制[J].机械与电子,2024,42(04):29.
 LIU Xiaomin,HUA Dingzhong,et al.Gait Control of Biped Mobile Robot Based on Attitude Information[J].Machinery & Electronics,2024,42(11):29.
[9]刘振虎,张永顺.新型磁控欠驱动胶囊机器人动力学特性分析[J].机械与电子,2025,(05):3.
 LIU Zhenhu,ZHANG Yongshun.Dynamic Characteristics Analysis of a Novel Magnetically Controlled Underactuated Capsule Robot[J].Machinery & Electronics,2025,(11):3.
[10]刘 祺,顾秀涛,毛建恒,等.自由飞行空间机器人高性能轨迹跟踪控制[J].机械与电子,2025,(09):17.
 LIU Qi,GU Xiutao,MAO Jianheng,et al.High-performance Trajectory Tracking Control for Free-flying Space Robots[J].Machinery & Electronics,2025,(11):17.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期: 2021-11-30
作者简介:丛 成 ( 1986- ),男,黑龙江双鸭山人,工程师,研究方向为石油钻井工具的研发设计及机械性能研究。
更新日期/Last Update: 2022-12-13