崔国华，冀 霖，张智涛，刘宏业

（1.河北工程大学机械与装备工程学院，河北 邯郸056038；2.天津扬天科技有限公司，天津300073）

1 引言

随着新一代高性能机电一体化产品工业机器人的产生，其高精度的伺服控制系统作为机器人的核心技术，受到学者广泛研究。传统的伺服控制方法由于系统自身的强耦合、非线性时变等特征，难以建立精确的数学模型，不能满足工业机器人高速、高精度的动态跟踪特性［1-2］。文献采用模糊PID控制算法，通过人工智能把经验值建立为控制模型，实现参数最优化［3］。文献采用一种基于小波神经网络的自适应反推控制策略，通过自适应调节反推控制器的输出，继而达到良好的位置跟踪效果［4］。上面两种方法虽让能改善伺服系统的动态特性，但求解复杂，实时计算处理难度大，实现困难。文献采用惯量前馈控制，通过自适应辨识电机的转动惯量，确定加速度前馈系数［5］。该方法能有效提高伺服系统的响应速度和控制精度，但容易发生超调现象。

这里采用在前馈控制的基础上引入微分负反馈控制的复合控制的方法，在提高伺服系统控制精度和动态跟踪特性的情况下，避免对非连续信号产生的超调现象。在MATLAB/Simulink中建立模型进行仿真分析，并设计实验对机器人进行轨迹规划，通过FARO标定仪测定在不同伺服控制模式下机器人运行轨迹时的定位精度与超调量，以此来验证该方法的有效性。

2 微分反馈与前馈复合控制系统设计

为了使系统既具有快速响应，又不产生过高的超调量，在传统的位置反馈回路中加入微分反馈，其位置环微分反馈控制图，如图1所示。……