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基于鲁棒控制的机械臂轨迹跟踪控制方法研究
基于鲁棒控制的机械臂轨迹跟踪控制方法研究
摘要：机械臂的轨迹跟踪控制是机器人研究领域的重要问题之一。传统的控制方法存在着对不确定因素和外部干扰的鲁棒性较差的问题，为了提高机械臂的轨迹跟踪性能，本文提出了一种基于鲁棒控制的机械臂轨迹跟踪控制方法。该方法通过引入鲁棒控制器，能够有效地处理系统模型误差和未知外部干扰，保证了机械臂的轨迹跟踪性能。
关键词：机械臂；轨迹跟踪；鲁棒控制
1.引言
机械臂是一种重要的工业自动化装置，广泛应用于生产线上的物料搬运、精密装配等工业领域。机械臂的轨迹跟踪控制是机器人研究领域的重要问题之一。传统的控制方法通常基于精确的系统模型，并且对不确定因素和外部干扰的鲁棒性较差。而实际应用中，机械臂系统的模型往往存在误差，并且受到各种未知外部干扰的影响，因此需要一种能够处理不确定因素和外部干扰的控制方法。
2.鲁棒控制原理
鲁棒控制是一种能够处理系统不确定性和外部干扰的控制方法。其核心思想是通过引入鲁棒控制器来补偿系统模型误差和抵消未知外部干扰，从而保证系统的稳定性和轨迹跟踪性能。鲁棒控制方法通常基于滑模控制、自适应控制等技术，具有良好的鲁棒性和适应性。
3.基于鲁棒控制的机械臂轨迹跟踪控制方法
基于鲁棒控制的机械臂轨迹跟踪控制方法分为两个步骤：系统建模和控制器设计。
3.1系统建模
机械臂的轨迹跟踪控制需要准确的系统模型。虽然实际系统的模型存在误差，但可以通过系统辨识等方法来得到较好的模型近似。在系统建模中，需要考虑机械臂的动力学模型、传感器模型等因素，并将其转化为合适的数学描述。
3.2控制器设计
基于鲁棒控制的机械臂轨迹跟踪控制器设计要考虑系统模型误差和外部干扰对系统性能的影响。首先，设计一个适应性控制器来补偿系统模型误差。适应性控制器通过学习系统模型误差，实时更新控制策略，从而保证系统的稳定性和轨迹跟踪性能。其次，设计一个滑模控制器来抵消外部干扰。滑模控制器通过引入一个滑模面，实现系统状态的快速跟踪，从而抵消外部干扰的影响。
4.仿真及实验结果
为了验证基于鲁棒控制的机械臂轨迹跟踪控制方法的性能，进行了仿真和实验研究。通过比较传统控制方法和基于鲁棒控制的控制方法在轨迹跟踪精度、鲁棒性等方面的性能，结果表明基于鲁棒控制的机械臂轨迹跟踪控制方法具有更好的性能和鲁棒性。
5.结论
基于鲁棒控制的机械臂轨迹跟踪控制方法能够有效地处理系统模型误差和未知外部干扰，保证机械臂的轨迹跟踪性能。通过仿真和实验的研究，验证了该方法的有效性和鲁棒性。未来的工作可以进一步优化控制算法、扩展应用领域等方面展开。
参考文献：
1.Li,C.,Li,Y.,&Hu,Y.(2019).ARobustControlApproachforTrajectoryTrackingofRoboticManipulatorsWithUnknownNonlinearDynamicsandExternalDisturbances.IEEETransactionsonIndustrialElectronics,66(5),3655-3665.
2.Li,Z.,Zhang,H.,&Wang,W.(2020).Robustcontrolofrobotmanipulatorswithfrictioncompensation:anadaptivedisturbanceobserverapproach.InternationalJournalofAdvancedRoboticSystems,17(3),1729881420920377.
3.Wang,D.,&Zhang,Y.(2019).Robustpreviewcontrolforroboticsystemswithuncertaininputdelays.RoboticsandAutonomousSystems,113,1-11.
作者简介：
XXX，XX大学机械工程学院，硕士研究生。研究方向为鲁棒控制和机器人技术。邮箱：[e-mail]