张海涛

(合肥通用职业技术学院机械工程系 安徽合肥 230031)

在控制范畴中变结构自动控制系统属边缘学科，在当今己经发展成与其它系统可区分的控制学科，变结构控制体系不但在明确性与不明确性、线性和非线性系统中可以适用，而且还可以适用于集合控制和分散控制、持续和离散、集中参数与分散参数系统等系统。变结构控制实质是一类独特的非线性控制系统，它的特点是控制系统机构的非静态性，它能够有方向变化，依据当前所处的状态环境的改变，有目的的使系统按照预定“滑动模态”进行轨迹运动，这种基于“滑动模态”的轨迹控制过程，我们称之为滑模控制。除此之外它还体现为控制的不连续性。非线性系统上的鲁棒性和抗干扰性是滑模控制所表现的最大的优点，本文主要对六自由度机械臂在滑模变空结构中设计出一套通用的滑模控制器，以此优化机械臂在运动轨迹控制上的规划问题。

一、机械臂位姿描述

如图1所示为现代化生产线上经常使用到的PUMA560型机械臂。这种机械臂有6个可以自由运动的关节，分别是大臂、小臂、底座等组成。手臂的前端有3个自由度，分别是大轴底座的转动为自由度1，肩部主轴的转动为自由度2和肘部主轴的转动为自由度3。通过安装在底座轴中心的伺服电机来实现的机械臂机体绕主轴的回转。机械臂是依靠安装在内部的平衡装置来控制大臂和小臂的平衡的。回转平台上安装机械臂的大臂台座。……