机床与液压

作者：蔡德鑫，王宪伦，李松梅

单位：青岛科技大学机电工程学院；青岛科技大学机电工程学院；青岛科技大学机电工程学院

关键词：机械臂;非线性跟踪微分器;自适应变阻抗控制;模糊控制

机械臂执行清洁任务时，环境位置通常是较为复杂的曲面，采用传统的阻抗控制无法很好地实现力跟踪，且在接触环境的瞬间存在较大的力超调，导致机械臂难以很好地完成非结构环境下的清洁任务。针对此问题，通过非线性跟踪微分器对期望力进行平滑处理，以减小力超调；设计一种基于模糊控制的自适应变阻抗控制器，采用模糊控制对自适应变阻抗控制中的更新率进行动态调整；自适应变阻抗控制是在传统阻抗控制的基础上引入PID控制，在更新率处引入比例(P)控制，通过自适应控制律对阻尼系数和刚度系数进行自适应调整，并得到了自适应变阻抗控制器在稳定时的约束条件。最后，通过Simulink对平面、斜面、正弦面以及复杂曲面进行仿真实验。结果表明：所设计的基于模糊控制的自适应变阻抗控制器在恒力和正弦力跟踪过程中可以缩短机械臂达到稳态的时间，且在力跟踪过程中几乎无超调，稳态误差非常小；另外，在变刚度和变期望力的情况下，该控制器也具有较好的力跟踪性能。

来源：2025年第10期

《机床与液压》期刊编辑部

查看机床与液压杂志2025年第10期