方 俊

(北京京北职业技术学院，北京 101400)

0 引言

机械臂可以代替人类完成劳动强度大、安全风险高、操作复杂的工作，传统的刚性机械臂基座粗壮、臂杆短，存在灵活性差、能耗大、定位精度低、反应速度慢等问题[1]，不适应航天、医疗等领域。灵活性好、能耗低、响应快的柔性机械臂在航空航天、高精密制造中越来越受到重视，但是柔性机械臂在使用中会发生形变和振动，对系统稳定性和操作精确性影响很大[2]。因此研究柔性机械臂控制方法，对提高系统稳定性和操作精确性具有现实意义。

机械臂的控制方法可以分为以下几种：①基本控制方法，也就是基于模型的控制方法[3]；②自适应控制，在线估计未知参数并调整控制策略[4]；③PID控制[5]；④变结构控制[6]；⑤鲁棒控制[7]；⑥模糊控制；⑦迭代学习控制[8]；⑧神经网络控制；⑨最优控制；⑩奇异摄动控制[9]等。这些方法各有优缺点，比如PID控制简单、无需建模，但是稳定性较差；模糊控制优点是不需要系统模型，缺点是控制精度低等。

本文目的是提高柔性机械臂控制精度，使用拉格朗方程建立了动力学方程，使用奇异摄动法将系统分解为快变和慢变子系统，分别设计了快慢变子系统控制器。通过仿真结果看出，自适应滑膜变组合控制器具有跟踪速度快、跟踪过程无震荡、控制器输出平稳等优势。

1 柔性机械臂建模

本文研究对象为双连杆柔性机械臂。柔性机械臂包括关节柔性和臂杆柔性两个方面，其中关节柔性非常复杂，本文忽略关……