基于模型不确定性自适应估计的工业机械臂改进TDE控制策略

作者：高舒芳,张文,吴凯. 日期：2024-03-26/span> 浏览：134 查看PDF文档

摘要:在对工业机械臂进行控制时,采用传统的基于时延估计的控制(TDEC/TDC)方法难以有效平衡控制精度与输入抖振,针对这一问题,提出了一种基于模型不确定性自适应估计的改进TDEC策略。首先,结合多自由度机械臂动力学模型,构建了时延估计(TDE)控制器;然后,利用动力学模型扰动项的时延估计值及时延估计梯度值,提出了机械臂动力学模型不确定性自适应估计器,并将TDEC及滑模控制作为辅助控制策略,与所提出的自适应估计器相结合,形成了完整的工业机械臂改进TDEC方法;基于Lyapunov方法,对改进的TDEC控制策略进行了稳定性分析;最后,通过仿真分析和实验的方式,验证了改进的TDEC控制方法的优越性。研究结果表明:相较于传统的TDEC方法,改进的TDEC控制策略在机械臂加载/未加载条件下的控制精度平均分别提高了62.29%及45.38%;相较于已有的自适应TDEC方法,改进的TDEC控制策略在机械臂加载/未加载条件下的控制精度平均分别提高了23.31%及36.40%;同时,通过测量计算控制输入能耗的平方值积分,表明了改进的TDEC控制策略能够在保留TDEC优势的基础上有效抑制输入抖振,且能够有效地与已有自适应TDEC方法相结合,提升了对工业机械臂的控制效果,其具有良好的灵活性。

关键词:工业机械臂;控制精度;输入抖振;基于时延估计的控制;Lyapunov;无模型控制;滑模控制

中图分类号:TH-39;TP242.2文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)03-0540-11


高舒芳,张文,吴凯.基于模型不确定性自适应估计的工业机械臂改进TDE控制策略［J］.机电工程,2024,41(3):540-550.

GAO Shufang, ZHANG Wen, WU Kai. Improved time-delay estimation-based control strategy of industrial robotic manipulators based on adaptive estimation of model uncertainty［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(3):540-550.