单连杆柔性机械臂连续转动控制系统设计

来源：计算机测量与控制杂志2025年第5期北京时间：

作者：卢南方,谢真强,龙光涛,张南楠,孙欣欢,黄江

摘要：单连杆柔性机械臂在连续转动过程中,由于其自身的柔性,会产生弹性变形。这种弹性变形使得机械臂末端运行出现突兀转折曲线,导致该控制系统下机械臂转角误差较大。因此,提出基于B样条曲线拟合的单连杆柔性机械臂连续转动控制系统。在系统硬件部分,针对位置传感器、主控电源和驱动电路进行设计。在系统软件部分,首先运用Euler-Lagrange(欧拉-拉格朗日)方程,构建单连杆柔性机械臂动力学模型。然后基于动力学模型确定多个控制点的空间位置,再采用B样条曲线拟合算法规划机械臂连续转动轨迹。最后结合极点配置方法和模糊规则,构造机械臂连续转动模糊PI控制器。并引入一个以低通滤波器为核心的干扰观测器,通过补偿干扰力矩优化转动控制结果。测试结果表明:该系统在不同工况下完成连续转动控制,转角误差低于10×10-3 rad,更好地满足了柔性机械臂转动工作要求。

关键词：B样条曲线拟合;柔性机械臂;连续转动;运动轨迹; PI控制器;干扰观测器;

基金资助：贵州省科技重大专项项目“智慧果园关键技术研究及装备研发”(黔科合重大专项字[2024]002)