单杆柔性机械臂的轨迹跟踪与末端弹性振动复合控制

来源：机床与液压杂志2017年第21期北京时间：

作者：李爱民

单位：江苏建筑职业技术学院机电工程学院

摘要：针对单杆柔性机械臂末端轨迹跟踪和弹性振动抑制的问题，提出了一种基于奇异摄动法的复合控制方法。采用假设模态法和Lagrange方程推导出柔性臂的动力学模型。基于奇异摄动法将柔性臂的刚柔耦合动力学方程分解成慢变(刚性)和快变(弹性)两个子系统。慢变子系统控制器选择滑模控制和PID控制相结合的方法以抑制控制输入引起的抖振，快变子系统则选择LQR最优控制方法以实现简单的线性状态反馈控制律。数值仿真表明：该方法不仅能实现柔性臂的轨迹跟踪，而且有效地抑制了柔性臂运动过程中的弹性振动。并且，采用滑模控制和PID控制相结合的方法设计的慢变子系统控制，能减少普通滑模控制中的输入抖振，具有更好的控制效果。

关键词：柔性臂;奇异摄动;滑模控制;PID;最优控制

基金资助：江苏省科技项目（BK20150186）；江苏高校优势学科建设工程资助项目