基于演算子理论的含有未知不确定性机械臂的鲁棒非线性精确跟踪控制.pdf

信阳师范学院学报：自然科学版 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉｎｙａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 第２７卷　 第４期　 ２０１４年１０月 Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ Ｖｏｌ．２７ Ｎｏ．４ Ｏｃｔ． ２０１４ ＤＯＩ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００３⁃０９７２．２０１４．０４．０２７ 基于演算子理论的含有未知不确定性机械臂的 鲁棒非线性精确跟踪控制 刘　 琴∗ （中原工学院 电子信息学院，河南 郑州４５０００７） 摘　 要：设计了一种基于演算子理论的含有未知不确定性机械臂的鲁棒非线性精确跟踪控制系统．机械手 臂的模型不确定性包含未知模型误差和外界扰动对系统性能的影响．考虑未知的不确定模型在设计精确跟踪 控制器产生限制情况下，设计了一种基于演算子理论的反馈控制结构来消除不确定模型的影响．基于得到的控 制结构，提出了新的精确跟踪条件用来改进机械臂的跟踪性能．最后通过仿真结果验证了设计系统的有效性． 关键词：机械臂；未知不确定性；鲁棒右互质分解；鲁棒非线性精确跟踪控制 中图分类号：ＴＰ１８２ 　 　 文献标志码：Ａ　 　 文章编号：１００３⁃０９７２（２０１４）０４⁃０５７７⁃０４ Ｏｐｅｒａｔｏｒ⁃ｂａｓｅｄ Ｒｏｂｕｓｔ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｐｅｒｆｅｃｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｏ ａ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｕｎｋｎｏｗｎ Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ Ｌｉｕ Ｑｉｎ∗ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｏｎｇｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｏｐｅｒａｔｏｒ⁃ｂａｓｅｄ ｒｏｂｕｓｔｎｏｎｌｉｎｅａｒｐｅｒｆｅｃｔｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒａｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｗｉｔｈｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓｗａｓｐｒｏ⁃ ｐｏｓｅｄｂｙ ｕｓｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｏｒ⁃ｂａｓｅｄｒｏｂｕｓｔ ｒｉｇｈｔ ｃｏｐｒｉｍｅｆａｃｔｏｒｉｚａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ． Ｔｈｅｕｎｋｎｏｗｎｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓｏｆ ｔｈｅｍａｎｉｐｕｌａ⁃ ｔｏｒ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｃｏｎｓｉｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｋｎｏｗｎ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｅｒｒｏｒｓｉｎ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆ ｔｈｅｒｏｂｏｔ ａｒｍ ａｎｄｔｈｅ ｅｘｔｅｒ⁃ ｎａｌ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ ｉｎ ｒｅａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ． Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｕｎｋｎｏｗｎ ｕｎｃｅｒｔａｉｎ ｐｌａｎｔ ｇｅｎｅｒａｔｅｓ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｏｂｔａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ａｎ ｏｐｅｒａｔｏｒ⁃ｂａｓｅｄｆｅｅｄｂａｃｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍｅｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏ ｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｕｎｃｅｒｔａｉｎ ｐｌａｎｔ． Ｔｈｅｎ，ａ ｎｅｗ ｐｅｒｆｅｃｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｂｏｔ ａｒｍ． Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃ⁃ ｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｂｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ； ｕｎｋｎｏｗｎ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ； ｒｏｂｕｓｔ ｒｉｇｈｔ ｃｏｐｒｉｍｅ ｆａｃｔｏｒｉｚａｔｉｏｎ； ｒｏｂｕｓｔ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｐｅｒｆｅｃｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ０　 引言