输入有界的机器人机械手的谐波干扰抑制控制设计

当前，大多数控制方法对于受到不可测量的谐波干扰影响的机器人系统来说，都是一种自由度（1-DOF）控制结构，同时，为了获得理想的干扰衰减水平，必须增加控制器增益。 然而，实际上，对于机器人致动器，存在一些物理限制条件，这些条件限制了可用扭矩的幅度。 本文考虑了受不可测谐波干扰影响的机械手输入约束下的跟踪控制问题。 针对该问题提出了一种新的控制方案，该方案由参数相关的非线性观测器和跟踪控制器组成。 基于内模原理设计的基于参数的非线性观测器可以实现对未知频率的一类谐波干扰的估计和补偿。 通过自适应控制技术设计的跟踪控制器可以使系统渐近跟踪所需的轨迹。 在控制设计中，连续的分段可微增加函数用于限制控制输入幅度，从而避免了控制输入饱和。 分析了闭环系统的Lyapunov稳定性。 为了验证所提出的控制方案，为两连杆卧式机器人操纵器提供了仿真结果。 仿真结果表明，在不确定的外部干扰作用于系统的情况下，所提出的控制方案可确保渐近跟踪。 该方法的一个重要特征在于，所设计的控制器具有2-DOF控制结构，即，它具有克服控制器增益与鲁棒性之间的冲突的能力，而该鲁棒性则不受传统1-DOF控制结构框架的影响。