一种工业机器人轨迹跟踪控制算法制造技术

本发明专利技术涉及一种工业机器人轨迹跟踪控制算法，该算法基于布谷鸟算法优化的快速连续非奇异终端滑模控制策略，利用布谷鸟算法寻优机制去规划机器人末端执行器位姿的参考轨迹；控制策略在李亚普诺夫稳定性理论的支撑下，采用连续非奇异终端滑模面来补偿与抑制系统的不确定性与外界扰动，引入快速终端滑模趋近律来加快系统的响应速度，并结合Anti‑Windup技术来补偿系统中死区等其他非线性因素。该控制方法可有效提高SCARA机器人轨迹跟踪控制的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种工业机器人轨迹跟踪控制算法
本专利技术涉及工业机器人
，具体为一种工业机器人轨迹跟踪控制算法。
技术介绍
随着机器人技术、信息化技术、控制理论等学科的发展，工业机器人被广泛应用于智能制造、智能装备及智慧工厂中，是实现工业4.0的重要载体和手段(Zhang等.ASensorlessHandGuidingSchemeBasedonModelIdentificationandControlforIndustrialRobot[J].IEEETransactionsonIndustrialInformatics,2019,15(9):5204-5213.)。作为一种工业中常见的四轴串联型机械臂，SCARA机器人具有3个转动关节与1个移动关节，能实现垂直方向操作的稳定性和水平方向操作的灵活性，非常适合垂直作业任务。近年来，SCARA机器人的轨迹跟踪控制一直国内外学者研究的热点(张铁等。SCARA机器人的自适应迭代学习轨迹跟踪控制[J].中国机械工程,2018,29(14):1724-1729.)。一方面，串联型机器人的动力学模型是一个强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业机器人轨迹跟踪控制算法，其特征在于，采用了工业机器人非奇异终端滑模轨迹跟踪控制算法，包括如下步骤：/n步骤1：利用拉格朗日方程获得SCARA四轴工业机器人的动力学模型：/n

【技术特征摘要】
1.一种工业机器人轨迹跟踪控制算法，其特征在于，采用了工业机器人非奇异终端滑模轨迹跟踪控制算法，包括如下步骤：
步骤1：利用拉格朗日方程获得SCARA四轴工业机器人的动力学模型：



式中，q、与分别代表4×1的关节变量、关节变量速度和关节变量加速度向量；M是4×1的惯性矩阵；C是4×4的科氏力与离心力矩阵；τ是4×1的关节力矩；τd是4×1的包含了关节负载、外界扰动、摩擦力矩与未建模特性的干扰力矩；
步骤2:设计快速非奇异终端滑模控制律：



其中滑模面s为：
滑膜面导数为；
式中，e＝qr-q，是SCARA机器人在关节空间内的关节变量跟踪误差及其一阶导数、二阶导数；qr、与是参考关节变量及其一阶导数，β、k1与k2分别为待调节的控制增益矩阵，各指数系数分别满足1＜γ＜2，0＜p＜1的条件；用饱和函数sat替代滑模控制中常见的分段函数sign；
步骤3：在Matlab/xPC的环境中对该控制策略的有效性进行试验验证。


2.根据权利要求1所述的一种工业机器人轨迹跟踪控制算法，其特征在于，在步骤2中使用-Windup技术来抑制机器人系统的Windup现象，机器人系统最终设计的控制律为：
τ＝τa+Kwsign(τa)(5)
式中，τa为控制律经Anti-Windup技术与一阶惯性滤波器1/(Ts+1)后的控制力矩，Kw为补偿增益矩阵。


3.根据权利要求1或2所述的一种工业机器人轨迹跟踪控制算法，其特征在于，在步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑雪芳，
申请(专利权)人：江苏信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32