基于双曲正切函数的采摘机械臂滑模跟踪控制

摘要

【目的】解决机械臂在农业领域应用中末端轨迹跟踪控制问题，确保农业采摘机器人采摘末端高精度轨迹跟踪和系统稳定运行。【方法】提出一种基于双曲正切函数采摘机械臂的滑模跟踪控制方法。根据逆向运动学构建基于工作空间的机械臂动力学模型，设计双曲正切函数的滑模跟踪控制器，由Lyapunov函数保证控制系统的渐进稳定性。在MATLAB/Simulink环境中搭建机械臂仿真控制系统进行控制算法验证，分析滑模控制器对机械臂末端轨迹的跟踪效果。【结果】仿真试验结果表明，与切换函数滑模控制器相比，基于双曲正切函数的滑模控制器能够实现高精度的轨迹跟踪和稳定控制，提高末端轨迹跟踪的收敛速度，减小机械臂末端轨迹跟踪控制误差，并使末端轨迹跟踪曲线的收敛时间减少50%，有效提高机械臂采摘系统的实时性和跟踪精度。【结论】研究可为机械臂采摘的实际应用提供有效的控制方法。

关键词

采摘机械臂 / 工作空间 / 滑模控制 / 双曲正切函数 / 轨迹跟踪