机器人在线 > 资讯 > 技术干货 > 码垛机器人模糊控制与滑模变结构控制的结合

码垛机器人模糊控制与滑模变结构控制的结合

时间：2017-07-27 来源：机器人在线阅读：7333 原创

码垛机器人滑模变结构控制虽然解决了动力学模型不准确及各轴祸合的问题，但是其自身原理决定了滑模控制器容易产生较为明显的振荡现象，这对于机器人的启停性能以及使用寿命会产生较大影响。

模糊控制作为一种模拟人类思维的更高层次上的控制方法，它可以将那些难以预测、难以量化、难以识别、难以界定的、随机性很大的信息用模糊理论描述出来。但是模糊控制方法自身也存在失稳和超调较大的问题。

上述语言叙述中的A, B, C的对应关系为表4-1中呈现的模糊词集间的对应关系。这样即完成了模糊滑模变结构控制器的设计。

4.3.4摩擦补偿方法

4.2节中对摩擦的建模、分析以及摩擦辨识实验的目的是尽可能消除摩擦对于控制系统性能的影响。上节中对控制系统的设计是建立在忽略摩擦影响基础上的，在实际机器人系统中，需要考虑摩擦的影响。但是由于式(4-4)中对于摩擦力的计算较为复杂，需对摩擦补偿方法进行改进。

因此，通过摩擦补偿的引入，得到改进后的机器人模糊滑模变结构控制系统拘原理框图如图4-7所示。这样，就完成了对基于状态反馈的考虑摩擦补偿的模瑚滑模变结构控制系统的设计.

4.3.5控制算法仿真验证及分析

为了验证所设计的机器人模糊滑模变结构控制算法的有效性，分别对滑模变结构控制算法与模糊滑模变结构控制算法进行仿真验证。使用Simulink和Adams对控制系统进行联合仿真

由仿真结果知，滑模变结构控制器下，关节1最大轨迹跟踪误差为0.0153rad，关节2最大轨迹跟踪误差为0.0089rad，关节3的最大轨迹跟踪误差为0.0087rad，关节空间下末端的最大轨迹跟踪误差为0.1432mm。而模糊滑模变结构控制器下，关节1最大轨迹跟踪误差为0.0115rad，关节2最大轨迹跟踪误差为0.005rad，关节3的最大轨迹跟踪误差为0.0067rad，关节空间下末端最大轨迹跟踪误差为0.1057mm。可以看出，模糊滑模变结构控制器的轨迹跟踪误差较滑模变结构控制器有明显降低，说明模糊控制的引入带来了控制精度的提高。

由仿真结果可知，模糊滑模变结构控制器的上升时间仅为50ms，调整时间为10ms，时间远远小于滑模变结构控制器及P}控制器。此外，模糊滑模变结构控制器的稳态误差为1.3%，无超调现象出现，而滑模变结构控制器的超调量为5 .7% , P}控制器的超调量为3.5%。对于is时引入的微小扰动，滑模变结构控制响应速度与模糊滑模变结构控制接近，但产生的振动大于模糊滑模变结构控制。这说明模糊滑模变结构控制在动态响应能力、鲁棒性上均优于滑模变结构控制及PID控制。

4.4本章小节

本章首先对末端输出无法直接获取进行考虑，利用电机输出力矩和角加速度作为状态反馈，估计末端状态，进而求取偏差量作为控制系统的输入量。然后，针对机器人系统强祸合、非线性和不确定性的特点，将模糊控制适应性强的优势与滑模变结构控制鲁棒性强、稳定性的优点进行有机结合，设计了不依赖于精确数学模型的基于状态反馈的模糊滑模变结构控制器。之后，基于LuGre模型进行了码垛机器人的关节摩擦辨识，对机器人低速运行，即启停阶段的控制引入摩擦补偿，进一步提高了控制器的控制精度。最后，通过正弦测试与阶跃测试说明了所设计控制器可以实现高精度的轨迹跟踪控制，且具有强鲁棒性、低超调的特点。本章的完成为后续实验研究中的控制系统搭建提供了理论基础。

码垛机器人高速重载码垛机器人能耗最优轨迹规划和控制研究技术干货

机器人在线版权与免责声明：

1.凡本网注明[来源：机器人在线]的所有文字、图片、音视和视频文件，版权均为机器人在线(www.imrobotic.com)独家所有。如需转载请与021-60717199联系。任何媒体、网站或个人转载使用时须注明来源“机器人在线”，违反者本网将追究其法律责任。

2.本网转载并注明其他来源的稿件，均来自互联网或业内投稿人士，版权属于原版权人。转载请保留稿件来源及作者，禁止擅自篡改，违者自负版权法律责任。

3.本网评论版块中各网友的评论只代表网友个人观点，不代表本站的观点或立场。