西北工业大学学报2024,Vol.42Issue(2) :368-376.DOI:10.1051/jnwpu/20244220368

基于反馈线性化的广义预测控制机械臂轨迹跟踪算法

A trajectory tracking algorithm of generalized predictive control manipulator based on feedback linearization

史国庆 程嘉毅 张建东 杨啟明 吴勇 武凡
西北工业大学学报2024,Vol.42Issue(2) :368-376.DOI:10.1051/jnwpu/20244220368

基于反馈线性化的广义预测控制机械臂轨迹跟踪算法

A trajectory tracking algorithm of generalized predictive control manipulator based on feedback linearization

史国庆 1程嘉毅 1张建东 1杨啟明 1吴勇 1武凡2
扫码查看

作者信息

  • 1. 西北工业大学 电子信息学院,陕西 西安 710072
  • 2. 成都飞机设计研究所,四川 成都 610041
  • 折叠

摘要

分析了机械臂轨迹跟踪控制问题的特点,建立了二自由度机械臂动力学模型.为解决广义预测控制(generalized predictive control,GPC)算法难以适用于非线性系统的问题,在现有的GPC算法基础上,设计了基于反馈线性化的广义预测控制(feedback linearization-generalized predictive control,FL-GPC)算法框架,即底层为线性系统预测控制,非线性项使用预估值来进行代替,高层为迭代修正预估量,使用迭代计算的方式对非线性项进行预估.使用FL-GPC算法对二自由度机械臂的静态、动态轨迹跟踪任务进行了仿真.仿真结果表明,算法可以进行有效的机械臂轨迹跟踪控制.

Abstract

This paper analyzes the characteristics of the trajectory tracking control problem of the manipulator and establishes a two-degree-of-freedom manipulator dynamic model.In order to solve the problem that generalized pre-dictive control(GPC)algorithm is difficult to apply to nonlinear systems,a feedback linearization-based generalized predictive control(FL-GPC)algorithm framework is designed.The bottom layer of the algorithm is the linear system predictive control and the non-linear term is replaced by the estimated value.The upper level is iteratively revised estimates and the non-linear term is estimated using the iterative calculation method.Finally,the FL-GPC algorithm is used to simulate the static and dynamic trajectory tracking tasks of a two-degree-of-freedom manipulator.Simula-tion results show that the algorithm can perform effective manipulator trajectory tracking control.

关键词

轨迹跟踪/非线性系统/广义预测控制/反馈线性化

Key words

trajectory tracking/nonlinear system generalized/predictive control/feedback linearization

引用本文复制引用

基金项目

陕西省重点研发计划(2022GY-089)

陕西省自然科学基础研究计划(2022JQ-593)

出版年

2024
西北工业大学学报
西北工业大学

西北工业大学学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.496
ISSN:1000-2758
参考文献量27
段落导航相关论文