文档介绍：
基于干扰观测器的主操作手滑模控制设计#
5
10
15
20
25
摘要:针对主操作手系统内存在的参数不确定及易受外部干扰等问题,研究设计了一种基于
干扰观测器的机器人滑模控制,通过干扰观测器检测外加干扰及不确定因素,并对其进行补
偿修正,使主操作手按照期望轨迹运动,通过设计变指数趋近律,降低滑模控制中的抖振现
象,达到良好的控制效果。仿真结果表明:基于干扰观测器的滑模控制可以精确地估计被控
对象的不确定性及外界干扰,有效地降低抖振,实现了良好地控制。
关键词:滑模控制;干扰观测器;趋近律;主操作手
中图分类号:TH122;TP242
Sliding Mode Control of the Master Manipulator Based on
Disturbance Observer
Abstract: In this paper, a sliding mode control (SMC) with improved exponent reaching law based
on disturbance observer (DOB) is proposed for master manipulator control to solve the problem of
robot system which is vulnerability to external interferences and has some uncertainties. The
disturbance observer (DOB) would detect pensate external disturbances and uncertainties
in the master manipulator system, which makes the actual movement trajectory in accordance with
the desired trajectory. At the same time, a variable exponent reaching law is designed to reduce
the chattering phenomenon in sliding mode control (SMC). The simulation results demonstrate
that sliding mode control based on disturbance observer can estimate the uncertainties and external
interference of the robot accurately and reduce the chattering effectively. The robot actual
trajectory is consistent with the desired trajectory, which achieves precise control and excellent
control performance.
Keywords: sliding mode control; disturbance observer; exponent reaching law; master
manipulator
30
0 引言
遥操作机器人系统是一个复杂的非线性系统,本身具有时变,强耦合,多输入多输出等
特点[1],在实际应用中,不可避免的会受到外界干扰的影响,此外遥操作机器人系统本身的
不确定性也大大影响了机器人系统的稳定性。滑模控制(sliding mode control,SMC) [2]也叫变
35
40
结构控制,本质上是一类特殊的非线性控制,且非线性表现为控制的不连续性,由于系统的
特性和参数只取决于设计的切换超平面而与外界干扰没有关系,所以滑模变结构控制具有很
强的鲁棒性。滑模控制的优点是能够克服系统的不确定性,对干扰和未建模动态具有很强的
鲁棒性, 尤其是对非线性系统的控制具有良好的控制效果。由于变结构控制系统算法简单,
响应速度快,对外界噪声干扰和参数摄动具有鲁棒性,在遥操作机器人控制领域得到了广泛
的应用。滑模控制应用于遥操作机器人控制领域首先要解决的就是其抖振问题[3],由于遥操
作机器人系统建模的不完全性及外界干扰的影响,总是不可避免的存在一定的延迟和滞后,
-1-
这就使实际的滑模运动将不产生在预定的切换平面上,而是在其两侧的附近区域产生一种高
频振动,这种现象称为滑模控制系统的抖振,抖振的产生将影响系统控制的