基于模型预测控制的机器人姿态控制策略研究

作     者：姚建均 张宜坤 柯运 钱琛 王超 

作者机构：哈尔滨工程大学机电工程学院 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

主　　题：机器人姿态控制 模型预测控制 约束系统 轨迹跟踪 

摘      要：针对机器人复杂灵活的任务，需要机器人具有运动平滑、大范围定位与高精度跟踪的能力。为了解决离线规划导致的低系统实时性，与低精度运动学数值逆解导致机器人抖动的问题，提出一种基于模型预测控制的机器人姿态控制策略。首先，建立机器人正运动学模型，将其表达为状态空间模型；其次，考虑机器人极限关节位置与运动平滑性两种约束条件，构造其为紧、凸集合；然后，将机器人求解运动学逆解的问题转换为求解带约束最优控制问题，并得出最优控制量；最后，理论证明了控制器的稳定性；仿真表明，相对于经典控制策略，提出的控制策略具有更好的大范围定位能力；设计基于六自由度机器人的大范围定位实验与复杂轨迹跟踪实验，证实了提出的控制策略具有良好的跟踪与定位能力。