基于滑模變結(jié)構(gòu)的六自由度機(jī)械臂位姿控制方法研究與實(shí)驗(yàn).pdf

1、工業(yè)機(jī)器人作為最典型的機(jī)電一體化數(shù)字裝備己廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，其位姿控制技術(shù)也正因此成為國(guó)內(nèi)外極為重視的研究領(lǐng)域之一。位姿控制系統(tǒng)的優(yōu)劣決定著工業(yè)機(jī)器人能否快速而精確的執(zhí)行某一特定的任務(wù)。因此，對(duì)工業(yè)機(jī)器人位姿控制的研究具有重要意義。
　　 本文以六自由度機(jī)械臂為對(duì)象，分析了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型；在研究全局快速終端滑模算法奇異問(wèn)題及適用條件的基礎(chǔ)上，提出了基于關(guān)節(jié)子系統(tǒng)的非奇異全局快速終端滑?？刂品椒?，并將該方

2、法應(yīng)用于六自由度機(jī)械臂位姿控制器的設(shè)計(jì)。
　　 在確定機(jī)械臂各連桿坐標(biāo)系的條件下，利用改進(jìn)的Denavit-Hartenberg參數(shù)法獲得其各連桿參數(shù)，并計(jì)算出系統(tǒng)連桿變換矩陣，從而獲得六自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的構(gòu)成形式。采用Lagrange分析力學(xué)方法推導(dǎo)出系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，并通過(guò)數(shù)值計(jì)算分析了模型的正確性。
　　 從穩(wěn)定性、魯棒性、奇異性、到達(dá)時(shí)間及滑模運(yùn)動(dòng)時(shí)間等幾個(gè)角度研究了全局快速終端滑?？刂品椒?，得出該方法的適用

3、性。運(yùn)用李亞普諾夫理論設(shè)計(jì)出各關(guān)節(jié)子系統(tǒng)的非奇異全局快速終端滑?？刂坡?。為驗(yàn)證控制設(shè)計(jì)的有效性，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值仿真。結(jié)果表明，將復(fù)雜的機(jī)器人模型分解成單關(guān)節(jié)多狀態(tài)變量耦合的SISO系統(tǒng)的組合，再對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)分別進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)的方案是有效的。
　　 將分段函數(shù)、全局快速終端滑模算法、PID算法分別應(yīng)用于六自由度機(jī)械臂的實(shí)物控制，并將三種控制方法下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析、對(duì)比。且基于控制系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)出六自由度機(jī)械臂集成監(jiān)控界