基于奇異攝動的車載液壓柔性機械臂系統控制方法

邊玉昌哈爾濱遠東理工學院

基于奇異攝動的車載液壓柔性機械臂系統控制方法

邊玉昌
哈爾濱遠東理工學院

當前機械臂在日常生活中所起到的作用越來越重要，在很多的領域中都使用到機械臂，尤其對提高工業產品的質量和生產效率有著非常明顯的效果。但是人們在操作機械臂的時候卻表現出較多的問題，本文中主要對奇異攝動的車載液壓柔性機械臂系統的控制方法展開分析和研究，希望能夠為機械臂系統的控制提供一定幫助。

奇異攝動；車載液壓；柔性；機械臂；控制方法

當前隨著科技的不斷發展進步，人們對于機械臂的使用也變得越來越多，機械臂的使用為人們的生活提供了許多的幫助，但是機械臂的使用需要較嚴格的系統控制方法，才能夠實現機械臂的正常控制。

一、車載液壓柔性機械臂的研究現狀

當前國內外在車載液壓柔性機械臂上的研究已經比較深入和全面，在很多的方面都已經研究得非常的深入。如：軌跡規劃研究分析、彈性振動抑制與變形補償研究等，都已經取得較為顯著的成果，已經能夠將其技術用于實際的機械臂使用之中，對車載液壓柔性機械臂的使用和發展提供很大的幫助。

在關于奇異攝動的車載液壓柔性機械臂的研究之中，KuoKY和其團隊研究出一種復合阻抗控制方法，這種控制方法在控制上具有很高的實用性，其能夠分別對快。慢變子的系統進行有效的跟蹤和彈性振動控制。在此之后，Jon Guk Yim和他的團隊針對車載液壓柔性機械臂進行進一步的研究，研究出一種遞歸式的柔性機械臂魯棒控制方法[1]，通過這種方法能夠對機械臂的運動軌跡進行精確的計算。除此之外，還有著許多關于車載液壓柔性機械臂的研究，為車載液壓柔性機械臂的精確控制提供了充分的理論基礎。

二、基于奇異攝動的車載液壓柔性機械臂系統控制方法

在使用車載液壓柔性機械臂進行相關的操作時，首先需要保證操作的有效性，這就必須設置合適的控制器，用來保證車載液壓驅動系統同柔性機械臂之間的協調性，從而使車載液壓柔性機械臂能夠精確的完成相關制定任務。下面對三種主要的系統控制方法進行研究：

（一）慢變子系統的二階滑模控制方法

慢變子系統的二階滑模控制方法是基于奇異攝動的車載液壓柔性機械臂系統控制方法中較為常見的一種控制方法，該種控制方法能夠使車載液壓柔性機械臂在控制中更加精確且更加的穩定。

在慢變子系統的二階滑模控制方法中，車載液壓柔性機械臂的慢變子控制的相關重要計算公式為[2]：

然后設置θ(t)為車載液壓柔性機械臂運動中的關節所處角的位置，設置為車載液壓柔性機械臂在進行操作過程中的角速度。并規定其預期的值分別為θd(t)和，由此可以分別得出關于位置誤差和速度誤差的控制方程式：

然后對此在經過一系列的分析和研究最終得到慢變子系統的二階滑模控制的設計方程：

根據以上的方程式可以知道：當時間t無限趨近于無窮的時候，會使得該慢變子系統的二階滑模控制逐漸的趨于穩定[3]，這也正是慢變子系統二階滑模控制法最大的優勢所在。

（二）次快變子系統的最優控制方法

次快變子系統的控制方法也常在奇異攝動的車載液壓柔性機械臂系統控制中被使用。次快變子系統的最優控制方法中相關的控制方程式為：

將上式進行一系列的轉變，可以得到以下的式子：

對其進行進一步的分析，可以發現：

此時如果（AK,BK)達到理想的一種狀態，能夠實現完全的可控，則次快變子系統達到最佳的控制[4]。此時對車載液壓柔性機械臂工作中的彈性振動抑制作用達到最大，使得次快變子系統控制發揮出最大作用。

（三）快變子系統的自適應滑模控制方法

在以上的兩種控制方式在某些方面都具有著獨特的作用，但是液壓驅動裝置在實際的工作中，往往受到較多的干擾，不會一成不變的按照相關設定程序進行工作，使得車載液壓柔性機械臂的彈性模量振動和運動軌跡都有可能隨之發生較大的變化，這將使得車載液壓柔性機械臂在工作中會發生相應的變化，打亂已經設定的程序，使得在工作中出現操作上的問題。為此專門針對快變子系統展開進一步的研究，自適應滑模控制器隨之出現在人們的眼前，自適應滑模控制器能夠根據實際的情況對快變字系統加以控制，以提高車載液壓柔性機械臂在實際中的使用性能，能夠非常有效的進行控制[5]。從整體上對快變子系統的自適應滑模控制方法進行分析，其主要是將以上兩種控制方法進行有效的綜合，并且最終實現一種自動適應的控制，可以極大的加強車載液壓柔性機械臂在實際使用中的適用性，對車載液壓柔性機械臂工作時的運動軌跡和精確控制都提供了充分的保障，也是目前關于車載液壓柔性機械臂控制方法中較為先進的方法之一，當前已經被廣泛的運用到實際當中。

三、結束語

總之，當前基于奇異攝動的車載液壓柔性機械臂系統控制方法的研究已經取得極大的進步，并且在實際生活中得到廣泛的運用。在本文中通過對奇異攝動的車載液壓柔性機械臂系統控制方法的具體分析和研究，對此有了更深的認識，同時希望本文能夠為奇異攝動的車載液壓柔性機械臂系統控制方法的進一步研究提供一定的幫助。

[1]王蒙.基于奇異攝動的車載液壓柔性機械臂系統控制方法研究[D].吉林大學,2014.

[2]曾克儉,李光.液壓柔性機械臂奇異攝動法控制[J].中國機械工程,2006,11:1128-1131.

[3]唐志國.機械臂操作柔性負載系統分布參數建模與控制方法研究[D].吉林大學,2011.