機(jī)械臂的固定時(shí)間非奇異滑模自適應(yīng)控制*

何欣榮，張 剛

(1.西安建筑科技大學(xué)設(shè)計(jì)研究總院，西安 710055；2.中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，西安 710077)

0 引言

工業(yè)機(jī)器人能降低企業(yè)用工成本，提升企業(yè)智能化和自動(dòng)化程度。控制系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人最具有競(jìng)爭(zhēng)力的核心技術(shù)，設(shè)計(jì)跟蹤精度高、收斂速度快、控制效果優(yōu)的機(jī)器人控制算法，是提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)的主要手段，因此，研究工業(yè)機(jī)器人控制算法具有重要的工程應(yīng)用意義。

早期機(jī)器人控制精度要求不高，主要以PID控制器為主[1-2]，隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，反演控制[3-4]、自抗擾控制[5-6]等控制算法相繼用于工業(yè)機(jī)器人的控制，有效提升了機(jī)器人的控制精度。為提升工業(yè)機(jī)器人對(duì)內(nèi)部參數(shù)攝動(dòng)和外部環(huán)境干擾的魯棒性，自適應(yīng)控制[7-8]、滑模控制[9-10]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[11]、模糊控制[12]等先進(jìn)控制技術(shù)被用于機(jī)器人控制，雖然提升了工業(yè)機(jī)器人的魯棒性和跟蹤精度，但這些控制器以漸近時(shí)間收斂為主，雖然基于終端滑模面[13]的滑模控制能保證機(jī)器人的有限時(shí)間收斂，但依然存在收斂時(shí)間不能預(yù)先確定的問(wèn)題。很多工程應(yīng)用中，要求機(jī)械臂必須在給定時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)期望軌跡的精確跟蹤，因此，預(yù)先估計(jì)機(jī)械臂軌跡跟蹤收斂時(shí)間非常重要。

固定時(shí)間控制器能預(yù)先估計(jì)軌跡跟蹤時(shí)間，更符合工程實(shí)際使用需求。劉鵬等[14]結(jié)合自抗擾控制技術(shù)給出了一種固定時(shí)間收斂的李雅普諾夫定理，并為高階系統(tǒng)設(shè)計(jì)了固定時(shí)間收斂控制器；張可等[15]為多飛行器的編隊(duì)設(shè)計(jì)了固定時(shí)間收斂的控制算法。……