基于改進差分進化算法的機械手軌跡控制*

沈孝龍，王吉芳，秦宇飛，曹佳慶

(北京信息科技大學機電工程學院，北京 100192)

0 引言

機械手系統在運行中不可避免的會產生振蕩，使系統穩定性與軌跡控制效果變差，還會消耗額外能量。在固定時間定點位置運動中，運動軌跡不同產生的振蕩也不同。因此，有必要研究出一種最優軌跡控制器使系統運行平穩，降低不必要能量消耗。

因軌跡規劃屬最優化問題，常規法很難求得全局最優解，而智能優化算法處理此類問題表現出色，并且可用來優化各種形式的定點運動，受到眾多學者的研究。萬子剛等[1]采用差分進化和前饋補償方法對模糊PID控制系統進行優化，提高了并聯液壓機械臂運動軌跡追蹤精度。徐慶增等[2]利用自適應差分進化算法對采摘機械臂軌跡進行優化，提高了動作穩定性與軌跡跟蹤精度。史義等[3]改造基本差分進化算法控制參數和變異策略，提高了機械手軌跡運行穩定性與跟蹤精度。王琦等[4]基于改進差分進化算法降低了平面四桿機構運動軌跡誤差，性能勝于傳統軌跡規劃方法。余陽等[5]提出一種罰函數與修復的混合遺傳算法，提高了機械臂工作效率與軌跡運行平穩性。黃自鑫等[6]利用遺傳算法與差分進化算法的融合，改進滑模變結構控制器以跟蹤機械臂軌跡，性能顯著提升。韓亞軍等[7]將差分進化與粒子群融合優化B樣條曲線規劃機械臂運動，使角位移跟蹤誤差較小，誤差峰值降低48.2%。

上述學者大都基于常規規劃方法與智能優化算法相結合設計機械手的軌跡規劃器，提高系統穩定性與控制精度，少有考慮機械手運行過程中因振蕩產生的額外能量消耗問題且優化性能出色的差分進化算法仍有改進空間。……