机械臂轨迹的分层循环MPC跟踪控制策略

摘要：

为了实现机械臂对给定轨迹的高精度实时跟踪,设计了分层循环MPC控制器.建立了6自由度机械臂的动力学模型和状态空间模型.从分钟级控制器和秒级控制器2个层次设计了控制器,分钟级控制器使用MPC控制实现,用于改善对给定轨迹的跟踪精度;秒级控制器使用PID控制实现,用于改善控制的实时性.将秒级控制器的控制结果反馈给分钟级控制器,分钟级控制器对控制律进行实时优化,实现了分层循环控制.经仿真验证,PID控制下机械臂末端轨迹的SSE为1840.9,分层循环MPC控制下机械臂末端轨迹SSE为1221.3,比PID控制结果减少了33.66％,表明分层循环MPC控制具有更高跟踪精度.使用机械臂实验对控制器的动态性能进行验证,PID控制的调节时间为0.34 s,分层循环MPC控制的调节时间为0.08s,比单纯PID控制减少了4倍以上.以上数据说明了分层循环MPC控制器具有更优的控制效果.

关键词：机械臂;轨迹跟踪;分层循环MPC控制;分钟级控制器;秒级控制器

分类号：TP241(自动化技术及设备)

资助基金：2020年度山东省职业教育研究项目20SVE200

在线出版日期：2021-09-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：91-96