基于分数阶滑模自抗扰控制的六自由度串联机械臂研究

摘要

多自由度机械臂是一种应用很广泛的机械装置，如何提升机械臂系统的响应速度、跟踪性能和抗干扰能力，一直是研究的热点.因此本文在经典自抗扰技术的基础上，首先，完成对六自由度串联机械臂模型建立和控制方法选择；其次，结合滑模控制和分数阶微积分对滑模跟踪微分器和非线性误差反馈律进行改进，以提高系统的响应速度和跟踪性能，并通过设计新型非线性函数构建扩张状态观测器，削弱传统扩展状态观测器在应用中的高频颤振现象，提高系统的抗干扰能力；最后，在建立的六自由度串联机械臂关节模型基础上，对所提出的控制策略进行仿真实验.结果表明，分数阶滑模自抗扰控制器相比传统自抗扰控制器，系统的响应速度提高28.6%、抗干扰能力提高27.8%.验证本文所提出的控制策略能够有效改善系统响应速度和跟踪性能，具有较强的抗干扰能力.

关键词

自抗扰控制 / 滑模控制 / 分数阶微积分 / 多自由度机械臂

基金资助

芜湖市核心技术攻克项目(2022hg11,2023yf012)