基于虚位移分解与伺服轨迹约束的机械系统跟踪控制

来源：机械工程学报杂志2015年第3期北京时间：

作者：张新荣, 孟为来

单位：长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室

摘要：建立在Udwadia和Kalaba方程上的伺服约束跟踪控制方法要求系统的初始条件必须与跟踪约束方程相容。针对该问题，利用广义虚位移投影分解方法，将跟踪约束误差转化为广义坐标误差与广义速度误差，通过提出系统跟踪控制总误差的概念，提出一种可以消除该误差的控制力计算方法。该方法可以实现对系统初始误差的补偿。利用该算法对系统初始跟踪误差的可控性，将其与基于Udwadia和Kalaba方程的伺服约束跟踪控制算法结合，实现了不相容初始条件下的约束系统轨迹跟踪控制。以平面2自由度机械手臂为仿真算例，对该控制算法在轨迹跟踪控制中的应用进行仿真研究。仿真结果表明，该方法可以解决机械系统跟踪控制中的初值不相容问题，同时对约束违约进行了抑制，提高了控制精度及稳定性。

关键词：初始条件不相容,轨迹跟踪控制,约束跟踪,虚位移分解；

基金资助：国家自然科学基金(51205029)、中央高校基本科研业务费专项资金(CHD2011TD016)和教育部留学回国人员科研启动基金(20101174)资助项目