改進的交叉耦合控制策略在同步控制中的應用*

曹 原，賈 凱，徐 方，杜振軍，劉明敏

(1.中國科學院沈陽自動化研究所機器人國家重點實驗室，沈陽 110016；2.中國科學院機器人與智能制造創新研究院，沈陽 110169；3.中國科學院大學，北京 100049；4.沈陽新松機器人自動化股份有限公司，沈陽 110168)

0 引言

隨著機器人技術的突飛猛進、智能化的提高，以多機器人協調進行的作業模式逐漸成為主流，同時機器人末端的位姿控制精度成為不可忽略的問題。機器人的同步控制技術在多關節單機器人系統中廣泛存在，它通過一定的控制策略，有效的改善了機器人的跟蹤精度，并在一定程度上提高了機器人的安全性和工作效率，為機器人的智能化發展奠定了基礎。

在現有同步控制技術中，機械式同步方式由于機械結構長期運作導致的磨損以及裝配誤差等因素，影響整個系統的同步性能。隨著數控技術的發展，電氣式控制成為主流，分為非交叉耦合和交叉耦合控制策略[1-2]。非交叉耦合策略在整體上屬于開環控制，同步控制性能較差[3-4]。為解決其開環問題，交叉耦合同步控制策略，實現了整體閉環效果[5]；基于相鄰兩關節實際轉速的相鄰交叉耦合控制策略[6-9]，控制結構相對簡單，但并不適用于關節數目較多的情況；多關節的偏差交叉耦合控制結構[10]也被提出，但相對復雜計算量大。隨著技術的進步，范志龍[11]在偏差耦合控制基礎上，引入了表征所有關節速度的平均值作為評價函數；趙文兵等[12]提出了最大偏差耦合控制，將各關節速度極值作差得到最大偏差進行補償控制；……