一种单力臂机械系统的鲁棒自适应控制.pdfVIP

学兔兔 第3期(总第178期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．3 2013年 6月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUT()MAT10N Jun． 文章编号：1672—6413(2013)03—0148 03 一 种单力臂机械系统的鲁棒自适应控制 盛晨函，曾 忠 (上海理工大学机械：Y-程学院，上海 200093) 摘要：针对具有参数不确定性的单力臂机械系统，引入模型参考自适应控制思想。研究了一种鲁棒模型参考 自适应控制方法；在具有参数不确定性和未知非线性摩擦特性的情况下，使系统的跟踪误差趋于零。通过理 论推导和MATLAB仿真，均说明该方法的有效性。 关键词：单力臂机械系统；鲁棒自适应控制；非线性摩擦特性 中图分类号：TP273 文献标识码：A 0 引言 采用二阶微分方程描述为： 高精度单机械臂系统是一种典型的伺服系统，在 +口 0+口。 =9o 一 f(O， )。………… (3) 实际应用中该系统的跟踪性能会受到非线性摩擦环节 的影响[1]。摩擦现象是一种非线性的、具有不确定性 其中：a =尘 ； =警；忍=丁1；A=÷；a 、a。为非负 的自然现象。对于高精度机械伺服系统，摩擦环节成 的有界实数； 、儡为正实数。在这里假设： 为提高系统性能的障碍，主要表现为在低速时出现爬 。 8。 l。…………………(4) 行现象、稳态时有较大的静差或出现极限环振荡[2]。 oA J 从控制角度来说，为了减轻摩擦环节带来的负面影响， 对f(0，“)的数学描述如下 ： 可以采用模型参考自适应控制方法[3]。本文采用基于 f(O，“)一 ( )F ( )+[1--~(0)IF，(U，0)。 李雅普诺夫直接法的鲁棒模型参考自适应控制，在具 有参数不确定性和未知非线性摩擦特性的情况下，使 其中：F ( ，0)和F (0)分别为静摩擦和库仑摩擦的 系统的跟踪误差趋于零，并具有良好的鲁棒性。 变化函数dr(·)为开关函数，定义： 1 不确定单力臂机械系统摩擦模型 ． f1 1 0 I≥D (口)= … … … … … … … … (5) 具有参数不确定性的单力臂机械系统模型为L4]； ． 。 【0 l 0 lD J +(d+ )0+瓯 +mglcosO=U--f(O，“)。 其中：D 为 的边界值。 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (1) 假定 F (“，0)和F ( )为未知函数，但是有界的， 其中：0为系统输出转角，是时间t的函数；j为转动惯 即存在正实数 和F ，使得： 量； 为连杆运动的黏性摩擦