基于干扰观测器的机械臂非线性滑模控制

doi:10.16182/j.issn1004731x.joss.17-0308

系统仿真学报 ›› 2019, Vol. 31 ›› Issue (9): 1935-1941.doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.17-0308

基于干扰观测器的机械臂非线性滑模控制

米根锁, 梁骅旗

兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州 730070

收稿日期:2017-06-30 修回日期:2017-10-10 发布日期:2019-12-12
作者简介:米根锁(1966-),男,内蒙古卓资,硕士,教授,研究方向为计算机系统测控技术与应用方面的教学与科研工作;梁骅旗(1992-),男,山西晋中,硕士生,研究方向为机械臂轨迹跟踪控制。
基金资助:
甘肃省自然科学基金(1310RJZA046)

Nonlinear Sliding Mode Control for Robotic Manipulator Based on Disturbance Observer

Mi Gensuo, Liang Huaqi

College of Automation and Electrical Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China

Received:2017-06-30 Revised:2017-10-10 Published:2019-12-12

摘要/Abstract

摘要： 针对机械臂在轨迹跟踪时对内部参数扰动及外界干扰较为敏感的特性,设计了一种基于干扰观测器的机械臂非线性滑模控制策略。根据系统动力学模型和Lyapunov稳定性理论,对系统的不确定性和外部干扰采用干扰观测器进行观测,同时设计非线性滑模控制器,构造Lyapunov函数,验证系统的稳定性。在此基础上设计系统控制律,控制律对未观测的干扰进行补偿,保证系统的稳定性,提高机械臂的跟踪性能。仿真结果表明,该策略能较好地克服多种因素引起的干扰,改善系统的控制性能。

关键词: 机械臂, 干扰观测器, 非线性滑模控制, Lyapunov函数

Abstract: A nonlinear sliding mode control strategy of manipulator based on disturbance observer is designed for the characteristics of the manipulator which is sensitive to internal parameter disturbance and the external disturbance in the position tracking. According to the system dynamics model and Lyapunov stability theory, the uncertainties and external disturbances of the system are observed by disturbance observer. At the same time, the nonlinear sliding mode controller is designed and the Lyapunov function is constructed to verify the stability of the system. On this basis, the system control law and the sliding mode control law are designed to compensate the unobserved interference to ensure the stability of the system and improve the tracking performance of the manipulator. The simulation results show that the strategy can overcome the interference caused by many factors and improve the control performance of the system.

Key words: Manipulator, Disturbance Observer, Nonlinear Sliding Mode Control, Lyapunov Function

中图分类号:

TP273

米根锁, 梁骅旗. 基于干扰观测器的机械臂非线性滑模控制[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(9): 1935-1941.

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