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2010
年第
34
卷
第
4
期
中国石油大学学报(自然科学版)
Joumal of China University of Petroleum
Vo
l. 34
No.4
Aug.20
1O
文章编号:
1673-5005
(2010)
04-0131
-0
5
具有终端收敛能力的
Stewart
平台饱和
PD
控制
赵东亚邹
涛
2
王治平
3
何熊熊
2
(1中国石油大学机电工程学院,山东东营
257061;
2.
浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州
310023
;
3
中石化洛阳分公司,河南洛阳
471000)
摘要:用跟踪误差小数幕技术,研究-种新的具有终端收敛能力的
Stewart
平台饱和
PD
加重力补偿控制方法,运用
LaShalle's
不变集原理分析系统稳定性,通过数值仿真验证新方法的有效性。结果表明,新方法能够保证系统在控制
器输出存在饱和的情况下全局渐近稳定,且比传统的饱和
PD
加重力补偿控制方法具有更快的收敛速度。
关键词:饱和控制;
PD
控制;机器人;控制
Stewart
平台;并联机器人;数值方法
中图分类号:
TP 242. 2
文献标志码
:A
doi: 10.
3969/j.
issn.
1673-5005.2010.04.026
Saturating
PD
control
approach
with terminal convergence
capability for Stewart platform
ZHAO
Dong-ya
1
,
ZOU
Tao
2
,
WANG
Zhi-ping
3
,
HE
Xiong-xiong
2
(1.
College
of
Electromechanical Engineering in China University
of
Petroleum , Dongying 257061 , China;
2.
College
of
lr
协
rmation
Engineering , Zhejiang University
of
Technology , Hangzhou 310023 , China;
3. SINOPEC Luoyang Branch
, Luoyang 471000 , China)
Abstract:
A new saturating
PD
plus gravity compensation control approach with terrninal convergence capability for Stewart
platform
was
presented using decimal fraction power of tracking
errOI
二
1n
light of LaShalle's invariance principle , the system
stability
was
analyzed. The effectiveness of the approach was demonstrated
by
numerical simulation. The results show that the
method can achieve asymptotic stability in the presence of controller output saturation. The proposed approach has faster con-
vergence speed than conventional saturating
PD
plus gravity compensation control algorithm.
Key
words:
saturating control; PD control; robot; control; Stewart platform; parallel robot; numerical methods
Stewart
平台是一种典型的并联机构,能够实现
空间中的六自由度运动,具有刚度大、承载能力强、
情度高、结构紧凑、加速度快等优点,因此在生产实
践中有着广泛应用
[l3]O
工业中多选用电机或液压
缸作为
Stewart
平台的执行器,受物理限制,电机和
破压缸都不能输出元限大力矩,因此控制器到执行
器之间会出现饱和问题。如果不考虑控制器输出饱
和,会影响系统稳定性,甚至会出现执行器过热、损
坏机械设备等问题[
4-5]
。目前为
Stewart
平台设计的
控制器大多未考虑输出饱和问题,因此在应用于工
业实践时必须谨慎地选择初始条件,以免损坏机电
收稿日期
:2009-12-15
设备。
PD
加重力补偿控制方法是
Stewart
平台常用
的控制手段,在工业中有着广泛应用。
Zavala
Río
A
等
[6]
为串联机器人提出了一种饱和
PD
加重力补偿
控制方法,该方法能够实现系统全局渐近稳定,但由
于在控制器设计中使用了饱和函数,从而导致系统
响应时间变得缓慢,并且由于串联机器人动力学模
型与并联机构存在很大差异,该方法不能直接应用
于
Stewart
平台。针对这一问题,笔者根据
Stewart
平台动力学特点,运用跟踪误差小数幕技术
[7]
和
LaShalle's
不变集原理,提出→种新的具有终端收敛
能力的
Stewart
平台饱和
PD
加重力补偿控制方法,
基金项目:国家自然科学基金项目
(60604017)
;国家
"863"
高新技术研究项目
(2009
AA04z
!38 )
;中央高校基本科研业务费专项资金资助
(
09
CX04057
A)
作者简介:赵东亚
(1975
一),另(汉族)
,山东济宁人,讲师,博士,主要从事机械系统控制、非线性系统控制
O
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