高速并联机械手臂的自抗扰控制算法研究

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第15卷.第1期2011年1月

电机与控制

AND

学报

CONTROL

VoL15No.1

ELECTRICMACHINES

Jan.2011

.--JL

C了

速并联机械手臂的自抗扰控制算法研究

赵振民1”,

刘锋2,孔民秀1,

孙立宁1

(1.哈尔滨工业大学机器人与系统国家重点实验室,黑龙江哈尔滨150001;

2.黑龙江科技学院电气与信息工程学院,黑龙江哈尔滨150027)

摘要:针对具有非线性、强耦合以及高速、高加速度等特性的高速并联机械手臂的末端精确定位和抖动抑制问题,提出改进的自抗扰控制解决方案。从并联机械手臂的动力学方程出发,推导了该机械手臂的状态方程,将系统非线性表示为加法和耦合参数的形式,并用自适应算法对耦合参数进行实时在线辨识,基于自抗扰控制算法设计了系统的非线性的控制器。仿真结果表明,在对机械手臂快速响应的要求下,相对于传统的控制算法,关节的超调能够减少,关节位置跟踪精确度得到了提高。采用改进的自抗扰控制策略能够描述出系统的不确定性,解决高速并联机械手臂运行时存在的快速响应和超调之间的矛盾,提高了系统的动态响应性能。

关键词:高速并联机械手臂;自抗扰控制;扰动观测器;不确定性观测;超调抑制

中图分类号:’rP241.2

文献标志码:A

文章编号:1007-449X(2011)Ol一0098-07

Researchofhigh-speedparallelmanipulatorof

algorithm

auto-disturbance

ejection

control

ZHAOZhen.minl”,LIUFen92,KONGMin.xiul,SUNLi.nin91

(1.StateKeylaboratoryofRoboticsandSystem,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China;

2.CollegeofElectricandInformation

Ensineering,HeilongiiangInstituteofScienceandTechnology,Harbin150027,China)

Abstract:Animprovedactivedisturbancesproblemofterminalprecisepositioningand

rejectioncontrol(ADRC)algorithmjitter

ispresentedtosolvethe

suppressionofthehigh—speedparallelrobot’swith

e-

nonlinear,strongcoupling,high—speed,highaccelerationandothercharacteristics.Thestatespacequationsofthemechanicalarmarederived.inwhichnonlineartermsofthesystemcouplingparameters.Anadaptivealgorithm

are

expressed

as

the

isdevelopedtoidentifythesecouplingparametersinreal-

on

time.Thenonlinearcontrollerofthesystemisdesignedbased

theactivedisturbances

rejection

control

algorithm.Thesimulationresultsshowthatcomparedtotraditionalproportional—differentialcontrol,the

improvedactivedisturbancesandimprovingthe

rejectioncontrolalgorithmhasdistinctadvantagesofreducingtheovershoot

terminal

positioningaccuracy,especiallyintherequirementofrapidresponseofthe

Call

mechanicalarm.Theimprovedactivedisturbancesrejectioncontrolstrategies

describetheuncertain.

tyofthesystem,solvethecontradictionbetweenrapidresponseandovershootofhigh—speedparallel肛

observer;

bet,andthusimprovethedynamicperformanceofthesystem.

Keywords:high—speedparallelmanipulator;activedisturbancesobservationuncertainty;overshootsuppression

rejectioncontrol;disturbance

收稿日期:2010一03—24

基金项目:国家“863”计划资助项目(2006AA040103)

作者简介:赵振民(1967一),男。博士研究生,教授。研究方向为机器人控制、高频功率变换、软开关技术;

刘锋(1984一),男,硕士研究生,研究方向为机器人控制、电机控制、卫星姿态控制;孔民秀(1972一),男,博士。讲师.研究方向为工业机器人;

孙立宁(1964~).男,博士,教授.博士生导师。研究方向为机器人MEMS技术。

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