吴爱国 刘海亭 董 娜

(天津大学电气自动化与信息工程学院， 天津 300072)

0 引言

近些年来，机械臂在自动化领域发挥着重要的作用。随着现代工业的快速发展，它们已经被广泛应用于众多领域，其中许多任务需要高速度和高精度的轨迹跟踪控制。然而机械臂的动力学模型普遍存在许多不确定性和外部扰动，难以建立精确数学模型，给机械臂的精确控制带来一定的困难，所以研究机械臂高速度、高精度的轨迹跟踪控制具有重要意义。

针对机械臂轨迹跟踪控制问题已经提出了许多控制方法，比如PID控制[1]、迭代学习控制[2]、鲁棒控制[3]、自适应控制[4]、反馈线性化控制[5]以及模糊控制[6]等方法，其中终端滑模控制由于其有限时间收敛特性、对参数摄动和外部扰动的强鲁棒性，已被广泛应用于机械臂轨迹跟踪控制中。MAN等[7]首次提出终端滑模面的概念，相比线性滑模面，提高了系统在接近平衡点时的收敛速度，但该方法存在奇异性问题。为解决该问题，FENG等[8]提出非奇异终端滑模(NTSM)控制方法，并应用于机械臂轨迹跟踪控制，证明其有效性。李升波等[9]在此基础上提出了NFTSM控制方法，相比NTSM，提高了系统在远离平衡点时的收敛速度，实现全局有限时间快速收敛。最近，XIAO等[10]提出了一种基于观测器的串联机械臂轨迹跟踪控制方法，采用2个滑模观测器分别估计不确定运动学和未知动力学，但其动力学观测器是基于估计误差的，导致该方法在实际工程中难以实现。……