基于模型预测控制的机器人姿态控制策略研究

来源：机械工程学报杂志2024年第19期北京时间：

作者：姚建均, 张宜坤, 柯运, 钱琛, 王超

单位：哈尔滨工程大学机电工程学院 哈尔滨 150000

摘要：针对机器人复杂灵活的任务，需要机器人具有运动平滑、大范围定位与高精度跟踪的能力。为了解决离线规划导致的低系统实时性，与低精度运动学数值逆解导致机器人抖动的问题，提出一种基于模型预测控制的机器人姿态控制策略。首先，建立机器人正运动学模型，将其表达为状态空间模型；其次，考虑机器人极限关节位置与运动平滑性两种约束条件，构造其为紧、凸集合；然后，将机器人求解运动学逆解的问题转换为求解带约束最优控制问题，并得出最优控制量；最后，理论证明了控制器的稳定性；仿真表明，相对于经典控制策略，提出的控制策略具有更好的大范围定位能力；设计基于六自由度机器人的大范围定位实验与复杂轨迹跟踪实验，证实了提出的控制策略具有良好的跟踪与定位能力。

关键词：机器人姿态控制,模型预测控制,约束系统,轨迹跟踪；