不确定环境球型腕自适应滑模扰动控制.pdfVIP

学兔兔 第 51卷第 19期 机 械 工 程 学 报 Vol1．51 NO．19 2015年 10 月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING 0ct． 2015 DoI：10．3901／JME．2015．19．021 不确定环境球型腕 自适应滑模扰动控制水 张永顺 郭建超 王 新 满 达 f大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室 大连 116024) 摘要：针对 目前机械手腕结构复杂、集成度低、运动耦合、抗不确定因素 “干扰”能力差等问题，提出一种由相对独立运动 链组成的三 自由度高集成解耦球型腕机构及其 自适应滑模控制方法。球型腕采用双半球和双万向节的解耦结构保证腕关节的 紧凑性与灵活性。分析运动传递关系，推导正、逆运动学方程及动力学方程，建立作业空间与关节空间的运动传递关系和系 统控制模型，构建三 自由度解耦球型腕试验平台。主动控制系统采用非线性 Terminal滑膜控制器结合RBF神经网络算法评 估不确定性上界，保证系统控制误差快速收敛，利用 Lyapunov稳定性理论证明控制系统的稳定性。仿真和试验结果表明该 控制方法对不确定性扰动不敏感，削弱滑模控制的 “抖振”，能够快速、准确地跟踪轨迹，实现精确的定位控制。 关键词：三 自由度球型腕；滑模控制；RBF神经网络；轨迹跟踪 中图分类号：TP242 AdaptiveSlidingM odeControlofaSphericalW ristforRestraining DisturbanceinUncertainEnvironment ZHANG Yongshun GUOJianchao WANG Xin MAN Da (KeyLaboratoryforPrecisionNon—traditionalMachiningofMinistryofEducation， DalianUniversityofTechnology,Dalian116024) Abstract：Toovercomesomeshortcomingsofexistingwrists，suchascomplexstructure，low integration，kinematiccouplingand poorability to resistuncertain disturbnace，a3-DOF decoupling sphericalwristwith independentkinematicchainandadaptive slidingmodecontrolisproposed．Thedecouplingstructureofdoublehemispheresnaddoubleuniversaljointsisemployedto guaranteecompactnessandflexibiliyt ofhtesphericalwrist．Toanalyzethertansitiverelationofhtewrist，hteforwardnadinverse kinematicsanddynamicsarederived．Thesystem conrtolmodelnadmotionrtansitiverelationbetweentheworkingspacenadthe jointspaceareestablished，theexperimenatlplatformofthe3-DOFdecoupledsphericalwristisesatblished．Anonlniearterminal slidingsurfacecontrollerandRBFneuralnewtorkraeemployedtoincreaseconvergentspeedofthesystem．TheLyapunovfuncti