線性自抗擾控制策略在機器人軌跡跟蹤中的應(yīng)用研究.pdf

1、機器人系統(tǒng)是一類高度非線性、強耦合、時變的多輸入-多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)系統(tǒng)，并且存在諸如未建模動態(tài)、外界干擾、摩擦等不確定性因素，致使其軌跡跟蹤控制問題變得十分復(fù)雜。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，對機器人的性能及精度的要求越來越高，為了適應(yīng)這一現(xiàn)象，進一步開展機器人軌跡跟蹤控制研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。
　　線性自抗擾控制器(Linear Active Disturbance

2、 Rejection Controller，LADRC)是自抗擾控制器(Active Disturbance Rejection Controller, ADRC)的線性化形式，它在保留AD RC控制效果的同時，簡化了參數(shù)整定。LA D RC不需要機器人精確的數(shù)學(xué)模型，通過線性擴張狀態(tài)觀測器(Linear Extended State Observer，LESO)估計出機器人模型中的耦合項及各種不確定因素引起的總擾動并加以補償，實現(xiàn)了關(guān)

3、節(jié)變量與關(guān)節(jié)輸入力矩的完全解耦，使復(fù)雜的機器人系統(tǒng)變?yōu)榉e分器串聯(lián)型系統(tǒng)，從而簡化了控制對象，保證了良好的控制性能。
　　首先，本文以四自由度SCARA型工業(yè)機器人為例，深入分析了工業(yè)機器人運動特性，求出其運動學(xué)方程。在此基礎(chǔ)上，進一步討論了機器人動力學(xué)建模問題并且利用拉格朗日方法建立了SCARA機器人動力學(xué)模型。
　　其次，探明了A DRC的發(fā)展及原理，著重分析了AD RC與L AD RC之間的關(guān)系及LA D RC參數(shù)整定問

4、題，并給出了完整的二階L AD RC算法，之后以一個MIMO系統(tǒng)為例討論了LADRC的解耦原理。
　　然后，在已建立的機器人動力學(xué)模型基礎(chǔ)上，分析了經(jīng)典PD控制器在不確定性機器人軌跡跟蹤控制中的不足，從而引入了LA D RC對機器人運動軌跡進行跟蹤控制，設(shè)計了線性自抗擾軌跡跟蹤控制器。通過對該控制器進行動態(tài)仿真，表明了LADRC針對機器人系統(tǒng)中的不確定因素具有強魯棒性。
　　最后，設(shè)計了一個二自由度平面關(guān)節(jié)型機器人，并以此為