控制理论与应用

作者：王乐君,孟庆鑫,赖旭芝,吴敏

单位：中国地质大学(武汉）,中国地质大学(武汉）,中国地质大学(武汉）,中国地质大学(武汉)

关键词：垂直三连杆欠驱动机械臂; 轨迹; 粒子群优化; 跟踪控制; 稳定控制

基金：国家自然科学基金项目(61773353), 湖北省自然科学基金创新群体项目(2015CFA010), 高等学校学科创新引智计划项目(B17040)资助.

本文针对一类含单一欠驱动关节的垂直三连杆欠驱动机械臂提出一种基于振荡衰减轨迹的通用控制策略.与传统的分区控制策略相比, 本文控制策略无需采用分区方式就能快速地实现将机械臂末端点由垂直向下初始位置开始移动, 并最终稳定在垂直向上目标位置的控制目标. 首先, 根据驱动连杆的初始和目标状态, 为驱动连杆规划含可调参数的振荡衰减轨迹. 该轨迹能够在一定调节时间内将驱动连杆直接由初始状态移动至目标状态. 基于连杆状态间的耦合关系, 利用粒子群优化算法优化轨迹参数使欠驱动连杆在相同调节时间内也运动至目标状态. 接着, 利用滑模方法设计跟踪控制器使驱动连杆跟踪优化后的振荡衰减轨迹, 这样, 系统末端点将由初始位置移动至目标位置. 进一步利用极点配置方法设计镇定控制器克服重力的作用将末端点稳定在目标位置. 最后, 通过仿真实验验证所提控制策略的有效性.

来源：2020年第12期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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