基于观测器的机械臂协调操作柔性负载的控制

吉林大学学报(工学版) ›› 2009, Vol. 39 ›› Issue (05): 1240-1244.

基于观测器的机械臂协调操作柔性负载的控制

张鹏¹,李元春¹,姜日花²

1.吉林大学通信工程学院,长春130022；2.吉林大学中日联谊医院,长春130033

收稿日期:2008-12-25 出版日期:2009-09-01 发布日期:2009-09-01
通讯作者: 姜日花(1963-),女,教授.研究方向:临床医学.Email:jrh1963@163.com E-mail:jrh1963@163.com
作者简介:张鹏(1980-),男,博士研究生.研究方向:机械臂协调控制.Email:jluzpeng@email.jlu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目(60375030，60674091).

Control of two manipulators handling a flexible payload based on observer

ZHANG Peng¹,LI Yuan-chun¹,JIANG Ri-hua²

1.CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity,Changchun130022|China;2.ChinaJapanUnionHospital,JilinUniversity,Changchun130033,China

Received:2008-12-25 Online:2009-09-01 Published:2009-09-01

摘要/Abstract

摘要：

为解决机械臂协调操作柔性负载状态不完全可测的问题，基于输出反馈研究了系统的控制。针对机械臂协调操作柔性负载驱动数小于自由度数，采用奇异摄动理论把协调系统降阶为快慢两个子系统。通过机械臂末端与负载接触点的部分信息和负载物理特性，建立了系统柔性坐标之间的关系，设计了观测器。通过系统特性把观测器系统误差方程转换为状态矩阵方程的形式，根据矩阵特征值的特点设计观测器参数，并把这一思想用到观测器控制器系统的稳定性证明中。仿真结果证明了观测器和控制器的有效性。

关键词: 自动控制技术, 柔性负载, 协调, 奇异摄动, 观测器

Abstract:

To solve the problem that the state of flexible payload handling is not completely measurable, the control of manipulators handling a flexible payload based on output feedback is studied. The cooperative system is decoupled into a quick subsystem and a slow subsystem by singular perturbation theory because that the inputs are less than the degrees of freedom. The relations between the vibration states of the system are established using the information of points between the ends manipulators and the flexible payload and the characteristics of the flexible payload, and the observer is designed. The error equation of the observer is transformed into state matrix according to the characteristics of the system. The parameters of the observer are designed using the eigenvalues of the matrix, and this idea is used to prove the stability of the system. Simulation results validate the designed observer and controller.

Key words: automaticcontroltechnology, flexiblepayload, cooperative, singularperturbation, observer

中图分类号:

TP241

张鹏, 李元春, 姜日花. 基于观测器的机械臂协调操作柔性负载的控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(05): 1240-1244.

ZHANG Peng, LI Yuan-Chun, JIANG Ri-Hua. Control of two manipulators handling a flexible payload based on observer[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(05): 1240-1244.

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