氣動(dòng)機(jī)械手軌跡的Terminal滑模控制方法

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(昆明理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，云南 昆明 650500)

氣動(dòng)機(jī)械手軌跡的Terminal滑模控制方法

丘世因，袁銳波，易鵬

(昆明理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，云南 昆明 650500)

應(yīng)用Terminal滑模控制方法對(duì)三軸直角坐標(biāo)型氣動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行連續(xù)軌跡控制。首先建立了氣動(dòng)位置伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后運(yùn)用Terminal滑模控制對(duì)機(jī)械手進(jìn)行軌跡控制。仿真研究結(jié)果表明，采用高階非線性的Terminal滑模控制方法，可以使該機(jī)械手對(duì)空間直線軌跡的跟蹤誤差只在未達(dá)到收斂點(diǎn)的時(shí)間段內(nèi)較大，在到達(dá)收斂點(diǎn)后能完全跟蹤目標(biāo)軌跡。

直角坐標(biāo)型機(jī)械手；氣動(dòng)位置伺服系統(tǒng)；Terminal滑模；軌跡跟蹤控制

0 引言

機(jī)械手的軌跡跟蹤包含2個(gè)方面的問題，一是軌跡規(guī)劃問題，二是軌跡控制問題。主要討論軌跡控制問題，軌跡控制的關(guān)鍵是控制方法，軌跡控制的目標(biāo)是使機(jī)械手能保持實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和穩(wěn)定的軌跡跟蹤，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)軌跡控制方法進(jìn)行了研究。

1 氣動(dòng)位置伺服系統(tǒng)建模

1.1 閥控缸建模分析

研究直角坐標(biāo)三軸氣動(dòng)機(jī)械手3個(gè)方向的位移輸出是閥控缸的位移。以其中一軸為例，其控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。圖中微機(jī)接口電路中的數(shù)字I/O，D/A或A/D轉(zhuǎn)換器由于其固有頻率比閥控缸要高很多，而系統(tǒng)性能主要決定于相對(duì)低頻元器件的特性，高頻元器件對(duì)它的影響并不大，故此處可以將其忽略，只著重考慮閥控缸的數(shù)學(xué)模型。

圖1 氣動(dòng)控制系統(tǒng)

為簡(jiǎn)化模型，系統(tǒng)還應(yīng)作如下假設(shè)[5]：系統(tǒng)所用工作介質(zhì)為理想氣體，滿足理想氣體狀態(tài)方程；……