針對受環(huán)境約束的可重構(gòu)機械臂系統(tǒng),提出了一種自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊化力/位置控制方法.利用雅克比矩陣將機械臂末端與環(huán)境接觸力映射到各關(guān)節(jié),將系統(tǒng)動力學模型描述成一組通過耦合力矩相關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)集合,通過控制各子系統(tǒng)的位置和力矩來達到控制末端執(zhí)行器位置和接觸力的目的.利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計可重構(gòu)機械臂系統(tǒng)的非線性項和交聯(lián)項,通過自適應(yīng)更新律在線估計神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值函數(shù),并引入滑模控制項補償估計誤差,從而保證閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定.最后,在不改變控制器參數(shù)的條件下對2個不同構(gòu)形的2自由度可重構(gòu)機械臂進行數(shù)值仿真,結(jié)果驗證了所設(shè)計控制器的有效性. 

【文章來源】：上海交通大學學報. 2017,51(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖４Ａ構(gòu)型末端接觸力跟蹤曲線Ｆｉｇ．４Ｅｎｄｐｏｉｎｔｃｏｎｔａｃｔｆｏｒｃｅｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆ

Ｆｉｇ．５ＰｏｓｉｔｉｏｎｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｅａｃｈｊｏｉｎｔｏｆｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＢ圖６Ｂ構(gòu)型各關(guān)節(jié)速度跟蹤曲線Ｆｉｇ．６ＶｅｌｏｃｉｔｙｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｅａｃｈｊｏｉｎｔｏｆｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＢ圖７Ｂ構(gòu)型末端接觸力映射到各關(guān)節(jié)的等效力矩跟蹤曲線Ｆｉｇ．７Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｔｏｒｑｕｅｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｅａｃｈｊｏｉｎｔｆｒｏｍｅｎｄｃｏｎｔａｃｔｆｏｒｃｅｍａｐｐｉｎｇｏｆｃｏｎｆｉｇｕｒａ－ｔｉｏｎＢ圖８Ｂ構(gòu)型末端接觸力跟蹤曲線Ｆｉｇ．８ＥｎｄｐｏｉｎｔｃｏｎｔａｃｔｆｏｒｃｅｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＢ構(gòu)形仿真相同的結(jié)果．注意到圖７（ａ）所示的關(guān)節(jié)１的等效力矩在０左右波動，原因是在構(gòu)形Ｂ中，由于環(huán)境約束的存在，導(dǎo)致機械臂失去了關(guān)節(jié)１的自由度．從上述２個不同構(gòu)形的２自由度可重構(gòu)機械臂仿真結(jié)果可知，在不改變控制器參數(shù)的前提下，所提

第６期李元春，等：環(huán)境約束可重構(gòu)機械臂模塊化力／位置控制７１３圖１Ａ構(gòu)型各關(guān)節(jié)位置跟蹤曲線Ｆｉｇ．１ＰｏｓｉｔｉｏｎｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｅａｃｈｊｏｉｎｔｏｆｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＡ圖２Ａ構(gòu)型各關(guān)節(jié)速度跟蹤曲線Ｆｉｇ．２ＶｅｌｏｃｉｔｙｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｅａｃｈｊｏｉｎｔｏｆｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＡ圖３Ａ構(gòu)型末端接觸力映射到各關(guān)節(jié)的等效力矩跟蹤曲線Ｆｉｇ．３ＥｑｕｉｖａｌｅｎｔｔｏｒｑｕｅｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｅａｃｈｊｏｉｎｔｆｒｏｍｅｎｄｃｏｎｔａｃｔｆｏｒｃｅｍａｐｐｉｎｇｏｆｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＡ圖４Ａ構(gòu)型末端接觸力跟蹤曲線Ｆｉｇ．４ＥｎｄｐｏｉｎｔｃｏｎｔａｃｔｆｏｒｃｅｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＡ為了驗證所提出控制方法在不同構(gòu)形可重構(gòu)機械臂仍然適用，在不改變控制器參數(shù)和末端接觸力的前提下，采用Ｂ構(gòu)形進行相同的數(shù)值仿真，其關(guān)節(jié)期望軌跡為：ｑｄ１＝０．１ｃｏｓ（２ｔ）＋０．４ｓｉｎｔｑｄ２＝０．２ｃｏｓ（３ｔ）－０．３ｓｉｎ（２ｔ）仿真結(jié)果如圖５～８所示．從中可以得到與Ａ圖５Ｂ構(gòu)型各關(guān)節(jié)位置跟蹤曲線Ｆｉｇ．５ＰｏｓｉｔｉｏｎｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｅａｃｈｊｏｉｎｔｏｆｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＢ圖６Ｂ構(gòu)型各關(guān)節(jié)速度跟蹤曲線Ｆｉｇ．６ＶｅｌｏｃｉｔｙｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｅａｃｈｊｏｉｎｔｏｆｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＢ圖７Ｂ構(gòu)型末端接觸力映射到各關(guān)節(jié)的等效力矩跟蹤曲線Ｆｉｇ．７Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｔｏｒｑｕｅｔｒａ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于信號重構(gòu)的可重構(gòu)機械臂主動分散容錯控制[J]. 趙博,李元春.  自動化學報. 2014(09)



本文編號：3114741