基于改进新型无源观测器的机器人系统控制研究

来源：机床与液压杂志2022年第3期北京时间：

作者：杨婧，熊超，许红娟

单位：石家庄工程职业学院信息工程系；陆军工程大学火炮工程系；石家庄工程职业学院教务处

摘要：为解决机器人系统控制稳定性问题，在经典无源观测器方法的基础上，采用改进的新型无源观测器，实现对机器人系统的控制。创建机器人的系统结构模型，外加输入力信号作为控制器的计算信号。针对经典无源观测器会发生能量积累的问题，提出改进的新型无源观测器方法。利用两个新的无源性观测器窗口无源性观测器（WPO）和重置无源性观测器（RPO），有效降低经典无源性观测器中PID控制器的增益，减小能量消耗，从而更快地检测出系统的不稳定性。在MATLAB中对机器人系统模型在x和y方向上的速度、位置和力反馈跟踪进行仿真实验，并与经典的无源性观测器方法进行对比分析。结果表明：采用改进的新型无源性观测器的机器人，系统速度在经历短暂超调后趋于稳定；位置跟踪曲线抖动较少，曲线更加平滑；最大力反馈比经典无源性观测器方法降低约33%。研究结果表明，采用改进的新型无源性观测器可以提高机器人系统的控制稳定性。

关键词：机器人系统;改进型无源观测器;能量积累;控制稳定性

基金资助：军队重点攻关项目(ZS2015070132A12002)；河北人社厅课题（JRS-2020-3125）