不确定机器人的间接模糊自适应轨迹跟踪控制VIP免费

第10卷第4期2006年7月电机与控制学报ELECTRICMACHINESANDC0NTR0LVo1．10No．4July2006不确定机器人的间接模糊自适应轨迹跟踪控制魏立新，杨丽，王洪瑞(燕山大学电气q-程学院，河北秦皇岛066004)摘要：针对不确定的机器人系统轨迹跟踪控制问题，依据自适应模糊控制算法和H控制理论，提出了一种间接模糊自适应控制方法。该方法将自适应模糊控制和H控制理论相结合，用模糊逻辑系统直接为机器人建模，不需对机器人的数学模型进行转换，并结合H控制理论，将建模误差和外部干扰衰减到预先规定的指标。基于Lyapunov方法，给出了学习自适应率，H跟踪特性的证明。对二自由度机器人的仿真结果表明了所提出的控制算法有效性。关键词：模糊；自适应；机器人；H控制·中图分类号：TP242．6文献标识码：A文章编号：1007—449X(2006)04—0393—05IndirectfuzzyadaptivecontrolfortrajectorytrackingofuncertainrobotWEILi—xin，YANGLi，WANGHong-rui(InstituteofElectricalEngineering，YanshanUnivemity，Qinhuangdao066004，China)Abstract：Anewfuzzyindirectadaptivecontrolalgorithmisproposedfortrajectorytrackingofrobotma—nipulatorswithuncertainties．Thecontrolleradoptsfuzzylogicsystemstoestimateroboticdynamicsdi—reedywithoutchangingit．CombiningwithHcontroltheory，theinfluenceofbothfuzzylogicapproxi—marionerrorandexternaldisturbanceonthetrackingerrorisattenuatedtoaprescribedleve1．BasedonLyapunovmethod，itprovesthattheproposedalgorithmcanguaranteethestabilityoftheclosed—loopsys—tem．Thesimulationstudiesona2一DOFrobotverifytheefectivenessoftheproposedalgorithm．Keywords：fuzzy；adaptive；robot；Hcontrol1引言近年来，关于机器人轨迹跟踪控制已取得很多成果¨J，然而由于机器人是一类强耦合的非线性动力学系统，环境干扰与模型不准确等因素常常使精密控制器的设计变为一项艰巨的任务。对于模型已知的机器人系统，已有的鲁棒控制和计算力矩控制理论可以保证渐近稳定的跟踪，而当系统存在不确定性因素或模型未知时跟踪特性往往难以保证，自适应及智能控制技术的发展为该问题的解决提供了可能。自适应控制分为直接型和间接型，对于机器人模型完全未知的情况下，应该采用间接型自适应控制方法先为控制对象建模，然后再设计控制器。文献[3]针对模型未知的系统构造了一种间接自适应模糊控制器，然而该控制器需要对机器人的模型进行转换，且其控制率中包含矩阵求逆项而易产生奇异。文献[4]所提出的间接模糊自适应控制器，需要求函数的界，具有一定的局限性，给机器人的控收稿日期：2005—06—13；修订日期：2006—03—27基金项目：河北省自然科学基金资助项目(F2004000260)作者简介：魏立新(1977一)，男，博士研究生，主要研究方向为机器人力／位置控制、数控技术；杨丽(1980一)，女，硕士研究生，主要研究方向为机器人力／位置控制；王洪瑞(1956一)，男，教授、博士生导师，主要研究方向为现代控制理论，机器人控制．冶金自动化。维普资讯http://www.cqvip.com394电机与控制学报第10卷制带来不便。文献[5]设计的自适应神经网络控制器，其补偿项因符号函数的引入而不可避免的产生抖振现象。针对上述这些问题，本文提出了一种基于间接模糊自适应的不确定机器人轨迹跟踪控制方案。该方案采用模糊逻辑系统直接为机器人建模，不需进行机器人动力学模型的转换，且在控制器中不存在矩阵求逆的项，因而不会产生奇异现象。结合H控制理论，引用鲁棒补偿项将建模误差和外部干扰衰减到预先规定的指标。基于Lyapunov方法给出了自适应律、H跟踪特性的证明。2机器人数学模型描述对于关节机器人，其动力学方程可表示为。JD(口)+C(口，)+G(口)+()：f(1)式中：口、、荟ER分别为机器人的关节角度矢量、角速度矢量及角加速度矢量；fER为关节控制力矩输入矢量；D(口)ER为对称正定惯量矩阵；C(口，)口ER为离心力转矩或哥氏力转矩矢量；G(口)ER为重力项矢量；()ER为关节摩擦力矩矢量。给出如下假设：假设系统(1)有相对度向量[r一，]T，并且零动态具有指数吸引性质。对...