[发明专利]基于内模的SCARA机器人轨迹跟踪控制方法

摘要

提供了一种基于内模的SCARA机器人轨迹跟踪控制方法。不需要知道被控对象精确的数学模型，具有强鲁棒性、高跟踪精度、快速跟踪速度，并且控制结构简单，参数调节单一。在输入信号为时变且存在外界干扰的情况下，为使系统的稳态误差为零，需要在控制回路中添加二阶滤波器f(s)，滤波器中的参数λ是整个系统的调节参数，可以调节系统的响应时间和控制精度，参数调整简单明了，系统性能优越。

主权项

一种基于内模的SCARA机器人轨迹跟踪控制方法：它不需要知道被控对象的具体数学模型，在输入信号为时变且具有外界干扰的情况下，具有强鲁棒性，并且控制结构简单，参数调节单一；首先对SCARA机器人进行动力学模型建模，获得SCARA机器人惯性力矩、向心力和哥氏力矩、重力矩的估计值；将其作为内模对对象的估计模型，然后在输入信号时变且具有外界干扰的情况下，为确保系统的稳定性和鲁棒性使系统的稳态误差为零，需要设计内模滤波器f(s)，最后通过调整参数λ，使系统达到机器人精度要求，系统主要包括以下几个模块：(1)、动力学估算模块：通过建立SCARA机器人动力学方程，根据机器人坐标变换估算各关节的惯性力矩、向心力和哥氏力矩、重力矩的估算值；(2)、建立内模模型模块：根据得到的SCARA机器人动力学数学模型建立内模的估计模型M(S)，M(S)可分为两项：M+(S)和M‑(S)，即M(S)＝M+(S)M‑(S)，其中，M+(S)为模型中包含纯滞后和不稳定零点的部分，M‑(S)为模型中的最小相位部分；(3)、设计内模控制器模块：为确保系统的稳定性和鲁棒性使系统的稳态误差为零，需在最小相位M‑(S)的逆上添加滤波器则此时的内模控制器为λ为内模控制器的调节参数，同时也是整个系统仅有的调节参数；(4)、控制律计算模块：根据设计出的内模控制器，计算出各关节的输入力矩τi，将其作为伺服控制器的输入来实现SCARA机器人快速，高精度的轨迹跟踪。