关于组合非线性反馈技术的机器人控制方法.pdfVIP

高技术通讯 年 第 卷 第 期： ： 基于组合非线性反馈技术的机器人控制方法! ! 彭文东 苏剑波 （上海交通大学自动化系 上海 ） 摘 要 为解决机器人跟踪控制中响应速度和超调量之间的矛盾，实现快速的响应和较 小的超调，研究了机器人非线性动力学与组合非线性反馈技术相结合的控制策略，提出了 一种基于组合非线性反馈的机器人控制器。该控制器由两部分组成，一部分由完全的机 器人非线性动力学补偿来实现反馈线性化，另一部分由组合非线性反馈技术实现镇定。通 过反馈线性化技术与 理论，证明了闭环系统的渐近稳定性。同时，把组合非线性反 馈理论拓展到多输入多输出（ ）饱和线性系统的时变轨迹跟踪控制，利用非线性项的变 阻尼特性，使得系统的动态响应快速且没有超调。仿真结果证实了此方法的有效性。 关键词 机器人控制，运动控制，组合非线性反馈律，稳定性，动态性能 用是当系统输出逼近输入时，加大闭环系统阻尼，以 引 言 降低超调。为此，本文引入组合非线性反馈理论来 改善系统跟踪的动态特性。但是文献［ ］只研究 关节空间轨迹跟踪是机器人控制的一个基本任 了饱和线性系统的设定点跟踪任务，不能实现对时 务，对于该任务而言，动态响应（如上升时间和超调 变参考输入的跟踪。文献［］引入了辅助信号发生 量）是衡量机器人系统跟踪性能的主要指标，如何获 器，解决了单输入单输出（ ， 得快速的响应和较小的超调是一项重要研究内 ）饱和线性系统的时变输入跟踪控制，而对于多 ［］ 容 。但两者之间存在矛盾，快速响应导致较大超 输入多输出（ ， ）系 调，如果要减小超调，就要求增大阻尼率，这样，速度 统，组合非线性反馈的设计问题还未得到解决。 必然变慢。为解决这一问题， 等人引入了模糊 由于机器人是强耦合、多输入多输出的非线性 ［］ 逻辑自调整的计算力矩控制 ，该方法具有完全的 系统，为应用组合非线性反馈技术改善跟踪性能，必 机器人非线性动力学补偿，通过非线性增益控制实 须把组合非线性理论推广到 饱和线性系统。 现渐近稳定。非线性增益函数依赖于定位误差，它 因此，本文针对机器人关节空间的运动控制问题，研 由模糊逻辑自调整选择，用于