机械臂非奇异快速终端滑模迭代学习轨迹跟踪控制研究

摘要

针对机械臂建模参数精准性与扰动不确定性的精确轨迹跟踪控制问题，提出了一种非奇异快速终端滑模控制与迭代学习控制相融合的控制方法。首先，为保证跟踪误差的收敛速度，避免收敛中的奇异性问题，设计采用饱和函数趋近律的非奇异快速终端滑模控制器。其次，为进一步提高轨迹跟踪精度，设计误差迭代学习控制器，并对所设计的控制器进行了收敛性分析。最后，在Simulink软件中搭建所提方法的控制系统，进行迭代控制与对比控制仿真实验，并同步开展机械臂跟踪控制真机实验。结果表明：在迭代实验中，关节最大平均稳态误差提升了72%;在对比实验中，与比例微分(PD)型迭代学习控制和PD型线性滑模控制相比，最大平均稳态误差分别提升了97%、51%,最大响应调整时间分别减少70%、50%;在真机实验中，机械臂跟踪误差稳定在[-0.05,0.05] rad区间内。实验结果充分验证了所提控制方法的正确性与有效性，为解决机械臂轨迹跟踪中的不确定性问题提供了一种有效的控制方案。

关键词

机械臂 / 迭代学习控制 / 非奇异快速终端滑模控制 / 轨迹跟踪

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52265003); 新疆维吾尔自治区天山雪松青年拔尖人才资助项目(20227SYCCX0061)