2-DOF并联机构模糊滑模变结构控制研究

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并联机器人是一类全新的机器人,它具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、动态性能好等一系列优点,与目前广泛应用的串联机器人在应用上构成互补关系,扩大了机器人的应用领域。随着机器人技术的发展,机器人已经进入了我们生活的各个角落。然而机器人的核心是机器人的控制系统,机器人的先进程度和功能强弱通常都直接与其控制系统的性能有关。由于机器人动力学方程是高度非线性、相互耦合的,对于这样复杂的非线性系统的控制,传统的控制方法很难奏效,滑模变结构控制因其对系统参数摄动、外部干扰、系统不确定性等具有很强的鲁棒性,且设计简单,故在机器人控制中得到广泛应用。但对于滑模变结构控制,当系统运动状态到达滑动平面后,会在滑动平面附近产生高频抖振,且可能激发系统未建模部分的强烈振荡,以致系统难以实现。抖振问题是滑模控制应用于工程实践中的最大障碍,已成为变结构控制研究的重点。本文以深圳固高科技有限公司GPM系列2-DOF并联机器人为研究对象,在变结构控制与模糊控制的理论基础上,设计一种模糊滑模变结构控制策略,由变结构控制保证系统稳定性,使滑动模态具有良好的动态性能;由模糊控制器调整模糊运动段特性以减弱系统不确定量和外部干扰带来的高频振颤问题,从而达到较好的控制效果。文章最后运用MATLAB/SIMULINK 6.0对控制系统进行计算机仿真,利用VC++设计功能完善的控制软件,给出交流伺服电机驱动并联机构的实验结果。仿真和实验结果表明了所设计方法的正确性和有效性。
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