双连杆柔性机械手负载自适应模糊滑模控制

摘 要：讨论了柔性机械手末端负载变化时的控制问题。应用奇异摄动将双连杆柔性机械手系统分解为慢变、快变两个子系统。提出一种慢变子系统采用自适应模糊滑模控制、快变子系统采用最优控制的混合控制方法。仿真结果表明，该方法不仅能实现柔性机械手轨迹的快速、准确跟踪，有效的抑制弹性振动，并且对负载的变化具有强的鲁棒性。关键词：双连杆;柔性机械手;奇异摄动;自适应模糊滑模控制;最优控制Abstract: A composite controller is designed based on the singular perturbation model of a two-link flexible manipulators. An adaptive fuzzy sliding mode control is designed for the slow subsystem, and an optimal control is desinged to stabilize the fast subsystem. Numerical simulation results confirm that the proposed controller not only can perform fast and accurate tracking, but also can suppress tip vibration effectively, and has strong robustness to load varying.Keywords: Two- link;Flexible manipulator; Singular perturbation; Adaptive fuzzy sliding mode control; Optimal control　　对柔性机械手进行控制要达到两个目标：一是完成精确的定位或力控制;二是在定位或力的控制过程中，尽可能快的消除弹性振动。而柔性机械手中弹性振动的存在使得其动力学是非线性的、无穷维的和分布参数的，这就使得柔性机械手的控制问题成为一大难题。　　通常对柔性机械手的控制有两类方法。一是传统的控制理论，包括PID控制、鲁棒控制、H无穷控制和奇异摄动控制等;二是神经网络、模糊控制和遗传算法等智能控制方法。其中，模糊控制对于用传统方法难以处理的对象，如强耦合的、非线性的、不确定性的对象，可以较方便的得出控制策略，并且算法简便、实时性好。　　针对双连杆柔性机械手负载变化时的位置控制问题，本文基于假设模态法和奇异摄动理论，将系统分解为慢变和快变两个子系统[1,2]。在设计慢变子系统控制器时，考虑到系统具有强非线性性、强耦合性及不确定性等特点，采用了自适应模糊滑模控制（简记为AFS）方法。快变子系统经变换后呈线性系统，故采用简单的最优控制即可快速有效的抑制振动。最后通过仿真计算验证了本文方法的有效性。 详情请点击：双连杆柔性机械手负载自适应模糊滑模控制