1混合位置/力控制SCORBOT-ER4支機(jī)械手與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線(xiàn)性補(bǔ)償PiotrGierlak熱舒夫科技大學(xué)，應(yīng)用力學(xué)與機(jī)器人系8PowstancowWarszawy街，波蘭，35-959R.pl摘要。機(jī)械手的混合位置/力控制的問(wèn)題，機(jī)械手是不平凡的，因?yàn)槭且粋€(gè)非線(xiàn)性的對(duì)象，其參數(shù)可能是未知的，變量和工作條件多變。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，使機(jī)械手的行為正確，即使在控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型是未知的。在本文中，混合位置/力控制與神經(jīng)的SCORBOT-ER4PC機(jī)器人的非線(xiàn)性補(bǔ)償操縱器呈現(xiàn)。所提出的控制律和自適應(yīng)律保證在意義上的實(shí)際的閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定李雅普諾夫。進(jìn)行了數(shù)值模擬的結(jié)果。關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，機(jī)器手，跟蹤控制，力控制。1引言機(jī)器人找到不同的應(yīng)用在許多領(lǐng)域的設(shè)備經(jīng)濟(jì)。有關(guān)的運(yùn)動(dòng)精度和要求機(jī)械手的自主性不斷增加以及他們所執(zhí)行的任務(wù)，更多，更復(fù)雜。在當(dāng)代工業(yè)應(yīng)用中，它是所需機(jī)械手施加指定的部隊(duì)，沿著規(guī)定的路徑。機(jī)械手是對(duì)象的非線(xiàn)性和不確定性的動(dòng)態(tài)，未知可變參數(shù)（質(zhì)量，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，摩擦系數(shù)），在多變的條件下工作。這種復(fù)雜系統(tǒng)的控制是非常有問(wèn)題的。該控制系統(tǒng)具有產(chǎn)生這種控制信號(hào)，將保證用適當(dāng)?shù)牧ρ芈窂竭\(yùn)動(dòng)的執(zhí)行和的更換操作條件下，保證所需的精度。在控制系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)械手，計(jì)算力矩法1,2使用非線(xiàn)性補(bǔ)償。然而，這些方法需要精確的數(shù)學(xué)模型（知識(shí)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程的系數(shù)）的控制對(duì)象。此外，在這樣的的方法，在補(bǔ)償參數(shù)的標(biāo)稱(chēng)值，由此來(lái)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的作用，沒(méi)有考慮到更換操作條件。在文獻(xiàn)算法存在著許多變化，其中參數(shù)適應(yīng)機(jī)械手的數(shù)學(xué)模型1,2。然而，這些方法不消除不確定性的模型與結(jié)構(gòu)問(wèn)題。與目前的困難，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)3,4,5,6。在這些方法中的數(shù)學(xué)模型是不必要的。這些技術(shù)用于混合位置/力控制。在作品等7,8控制器已提交。但是，在第一次的作品，只會(huì)迫使正常的同時(shí)考慮到接觸表面，在所述第二工作部分假設(shè)在實(shí)際應(yīng)用中難以滿(mǎn)足，即一些剛度矩陣其中環(huán)境和特點(diǎn)的功能，可以計(jì)算接觸力，必須是已知的。上作者的論文，被認(rèn)為只有位置控制器。在本文混合位置/力神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。這種方法考慮到最終作用于所有的力/力矩。這些位于端部執(zhí)行器由傳感器2測(cè)量的力/力矩。2描述的SCORBOT-ER4PC機(jī)器人機(jī)械手示于圖SCORBOT-ER4支機(jī)械臂。1。它的驅(qū)動(dòng)直流齒輪電機(jī)和光學(xué)編碼器。機(jī)械手有5個(gè)對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：手臂的機(jī)器人有3個(gè)自由度而夾持器有2個(gè)度。圖。1。一）SCORBOT-ER4支機(jī)械手，B）計(jì)劃從關(guān)節(jié)空間直角坐標(biāo)空間的變換是由以下方程：y=k(q)(1)其中，qRn為廣義坐標(biāo)（鏈接的旋轉(zhuǎn)角度）的載體，K（Q）是一個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)函數(shù)，YRm是一個(gè)的位置/方向的矢量端部執(zhí)行器（D點(diǎn)）。動(dòng)力運(yùn)動(dòng)方程的分析模型在下面的表格79：M(q)q+C(q,q)q+F(q)+G(q)+d(t)=u+JTh(q)+F(2)其中M（q）Rnxn是慣性矩陣，C（Q，Q）Rn是一個(gè)向量的離心科氏力/力矩，F(xiàn)（Q）Rn是摩擦向量，G（Q）RN一個(gè)重力矢量，d（T）Rn是一個(gè)向量擾動(dòng)界|d|0，URn是控制輸入向量，JH（Q）Rm1xn是一個(gè)雅可比矩陣與接觸面的幾何形狀相關(guān)聯(lián)的，RM1是一個(gè)向量的約束施加的力通常在接觸表面上（拉格朗日乘數(shù)），F(xiàn)Rn是一個(gè)矢量，力/力矩的關(guān)節(jié)，來(lái)自力/力矩FE室施加到端部執(zhí)行器（除約束力）。的矢量F是由下式給出：F=JbT(q)FE（3)JB（q）的Rmxn在體內(nèi)是一個(gè)幾何的雅可比矩陣2。雅可比矩陣可以以下列方式計(jì)算Jh的（q）Jh(q)=h(q)/q(4)其中，h（q）的=0是一個(gè)完整約束方程，它描述了的接觸表面。這個(gè)等式的自由度的數(shù)量減少n1的=正-M1，因此，可以通過(guò)以下進(jìn)行說(shuō)明的分析系統(tǒng)的減少位置變量1RN17。變量的其余部分在下面的依賴(lài)于1方法：2=(1)(5)2RM1，和產(chǎn)生的完整約束。的載體廣義坐標(biāo)可以被寫(xiě)為q=T1T2T。讓我們定義擴(kuò)展雅可比矩陣7311)(1nIL（6）在那里輸入1身份矩陣Rn1xn1。這使得寫(xiě)的關(guān)系：1.1.)(Lq(7）.11.11.)()(LLq(8)并寫(xiě)了降階動(dòng)態(tài)的1，如：EbTThtJFJJudGFVLM)()()()()()()(11)(11(9)其中)(),()()(),(11LCLMV預(yù)乘式（9）由LT（1），并考慮到0)()(11LJh，降階動(dòng)力學(xué)計(jì)算公式如下：uLGFVMTd.11.1(10),11EbTdTdTTTTFJLGLGFLFVLVMLLM3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)混合控制一個(gè)混合位置/力控制的目的，是按照所需的軌跡運(yùn)動(dòng)11ndR，并產(chǎn)生期望的接觸力，1mdR令吉正常表面。通過(guò)定義運(yùn)動(dòng)誤差E，過(guò)濾的運(yùn)動(dòng)誤差，力的錯(cuò)誤和一個(gè)輔助信號(hào)1為：11de(11)ees.(12)d(13)evd.11(14)其中，是正對(duì)角設(shè)計(jì)矩陣的動(dòng)力學(xué)方程（10）可以是寫(xiě)在過(guò)濾的運(yùn)動(dòng)誤差uLFJLxfLsVsMTEbTdTT)(1.(15)與一個(gè)非線(xiàn)性函數(shù)GFvVvMLxf1.11)(16)其中1.1.1.TdTdTdTTxveeT。數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)混合位置/力控制器具有7的一種形式4vKJLsKxfuFdThD)(17)KD和KF為正定矩陣的位置和力的增益，是魯棒控制的術(shù)語(yǔ)中，函數(shù)f（x）近似的功能（16）。此功能可近似由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在這項(xiàng)工作中一個(gè)典型的前饋假定具有一個(gè)隱藏層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（圖2b）。隱藏層使用S形曲線(xiàn)的神經(jīng)元，與輸入層的連接權(quán)重收集中的矩陣D，并與輸出層的權(quán)重矩陣W中收集輸入權(quán)重隨機(jī)選擇和恒定，但輸出的權(quán)重最初是等于零，并且將適配過(guò)程期間被調(diào)諧。這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)重是線(xiàn)性的，并具有以下的說(shuō)明中，3,4：)()(xWxfT(18)與輸出從隱藏層)()(xDSxT的，其中，x是輸入向量，神經(jīng)元的激活函數(shù)是一個(gè)向量，是一個(gè)估計(jì)誤差界|0。矩陣W是未知的，所以估計(jì)W是使用一個(gè)真正的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)描述，這近似函數(shù)f（x）由下式給出)()(xWxfT(19)圖。2。a）計(jì)劃的閉環(huán)系統(tǒng),B）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代入方程（18），（18）和（19）代入（15），我們獲得了描述的閉環(huán)系統(tǒng)（圖2a），在過(guò)濾的運(yùn)動(dòng)誤差條款)(1.vFkLxWLsVLsKLsMEbTdTTTDT(20)其中W=W-W是重量估計(jì)錯(cuò)誤的。為了獲得一個(gè)適應(yīng)的權(quán)重和法律的魯棒控制長(zhǎng)期v，Lyapunov穩(wěn)定性理論的應(yīng)用。定義Lyapunov函數(shù)候選，這是一個(gè)二次形式的經(jīng)濾波的運(yùn)動(dòng)誤差和重量估計(jì)