基于滑模干扰观测器的机械臂终端滑模控制

摘要

针对多自由度机械臂在实现轨迹跟踪控制时过于依赖动力学模型和跟踪精度低等问题,提出一种将时延估计、终端滑模控制和滑模干扰观测器相结合的控制方法.首先,使用时延估计方法对机械臂系统的模型信息和外部干扰等进行估计,使机械臂的动力学模型简化成一个局部模型;然后对这个局部模型设计非奇异准终端滑模控制器,以解决传统终端滑模中的奇异问题,提高控制精度;针对时延估计的误差,设计一种有限时间滑模干扰观测器,将时延误差看作外部干扰进行补偿,实现不依赖模型的高精度控制.利用Lyapunov理论证明系统的滑模变量和估计误差能在有限时间内收敛至0.最后,以2-DOF机械臂仿真模型和Denso VP6242串联机械臂为对象进行验证.研究结果表明:该控制方法能够有效地提高控制精度,增强对干扰的鲁棒性.