柔性机械臂的滑模跟踪控制与振动自适应抑制策略

本文主要探讨了柔性机械臂在轨迹跟踪控制和自适应振动抑制方面的关键技术。柔性机械臂因其结构的柔韧性和复杂动态特性，使得轨迹跟踪和振动控制成为一项具有挑战性的任务。研究者采用奇异摄动理论，这是一种数学工具，用于处理系统中的快速变化与慢速变化之间的耦合，将柔性机械臂的运动分解为两个子系统：一个慢变的刚性运动部分和一个快速变化的柔性振动部分。 针对慢变子系统，研究人员设计了一种滑模变结构控制器，这种控制器以其结构简单、易于实现和鲁棒性强的特点，能够有效地实现大范围的轨迹跟踪。滑模控制通过不断逼近一个理想的滑模面，确保机械臂能够跟随预定的轨迹，即使在外部扰动或内部参数不确定性下也能保持稳定。 对于决变子系统的振动抑制，由于模型参数难以精确获取，作者采用了自适应动态规划（ADP）的方法。自适应动态规划是一种在线学习策略，它允许控制器在运行过程中根据环境的变化自我调整，以达到最优控制效果。通过这种方法，控制器能够在未知参数条件下，实时优化并抑制柔性机械臂的振动，提高了系统的性能和稳定性。 整个研究过程通过数值仿真进行了验证，结果表明，结合滑模轨迹跟踪控制和自适应振动抑制技术的控制器能有效地提高柔性机械臂的操作精度和抗干扰能力，对于实际应用中的精密操作和高精度制造具有重要意义。 关键词包括柔性机械臂、奇异摄动理论、滑模变结构控制以及自适应动态规划，这些关键词突出了研究的核心技术与方法。这项研究对于提升柔性机械臂的性能，尤其是在工业自动化、机器人技术等领域，具有重要的理论价值和实践指导意义。