aba方程的机械臂轨迹跟踪控制.PDF

第 卷 第 期 长安大学学报（自然科学版） ３４ １ Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．１ 　 　 年 月 ２０１４ １ （ ） Ｊａｎ．２０１４ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈａｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔ ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ 　 ｇ ｙ 文章编号： （ ） １６７１８８７９２０１４０１０１１５０５ 基于 和 方程的 Ｕｄｗａｄｉａ Ｋａｌａｂａ 机械臂轨迹跟踪控制 １ ２ １ 张新荣 ，ＣＨＥＮＹｅｈｗａ，平昭琪 （ 长安大学 道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西 西安 ； １． ７１００６４ ２．佐治亚理工大学 机械工程学院，佐沿亚洲 亚特兰大 ３０３３２０４） 摘 要：针对机械臂轨迹跟踪控制问题，提出了一种新的控制方法。该方法建立在 Ｕｄｗａｄｉａ和 　 Ｋａｌａｂａ方程的基础上，可以在不引入拉格郎日乘数等额外参数的情况下对约束系统的约束力进行 求解。与传统方法不同，这里将机械系统的运动要求作为一种约束来看待，这种约束称为轨迹跟踪 约束，为了满足该约束要求需要对系统施加一定的伺服约束力；利用 和 方程给出 Ｕｄｗａｄｉａ Ｋａｌａｂａ 了伺服约束力的求解方法。在这种伺服约束概念的基础上，通过理论分析，提出了伺服约束下机械 臂跟踪控制方法，并通过建立平面二自由度机械手臂动力学模型，给出了控制结构，并在假设机械 手臂轨迹运动要求的基础上，通过 Ｍａｔｌａｂ语言仿真计算出需要的控制，并给出了仿真结果。仿真 试验结果表明：在约束初始条件相容的情况下，利用该方法可以实时计算出机械臂操纵系统所需要 的控制力矩，机械臂在该控制作用下各构件运动结果符合要求，机械臂末端轨迹很好地跟踪了系统 要求的曲线，并具有较高的跟踪控制精度。 关键词：机械工程； 和 方程；伺服约束；机械手臂；跟踪；控制 Ｕｄｗａｄｉａ Ｋａｌａｂａ 中图分类号： 文献标志码： ＴＨ１１３ Ａ 　　　 犕犲犮犺犪狀犻犮犪犾犿犪狀犻狌犾犪狋狅狉狋狉犪犮犽犻狀 犮狅狀狋狉狅犾犫犪狊犲犱 狆 犵 狅狀犝犱狑犪犱犻犪犪狀犱犓犪犾犪犫犪犲狌犪狋犻狅狀 狇 １ ２ １ ， ， ＺＨＡＮＧＸｉｎｒｏｎ ＣＨＥＮＹｅｈｗａ ＰＩＮＧＺｈａｏｉ