摘要:
针对含黏滞与滑动摩擦等非光滑因素的机械臂系统轨迹跟踪任务中存在的精度下降与控制稳定性不足问题, 提出一种基于Udwadia-Kalaba (U-K)方法的伺服控制策略。在考虑法向及切向约束力耦合的U-K动力学拓展理论框架下, 将受控目标的期望轨迹转化为伺服约束条件, 显式地推导出主动控制力和被动约束力的解析表达式, 并研究相应的伺服控制方法, 有效地解决约束力耦合引发的系统震荡及控制精度降低问题。为进一步增强系统的稳定性, 引入Baumgarte稳定化方法来修正初始扰动导致的约束违约问题。同时, 结合光滑牛顿算法, 对法向支持力方向判断引发的绝对值求解问题进行光滑化处理, 提升数值计算的稳定性。基于MATLAB平台, 对多类复杂轨迹进行仿真验证, 结果表明, 该伺服控制策略能够有效地抑制摩擦带来的震荡, 同时保证轨迹的高精度和渐近稳定跟踪, 显示良好的鲁棒性和推广性。
荣斯琦, 姚文莉, 张欣刚, 张树翠. 基于改进的Udwadia-Kalaba方法对含非光滑机械臂系统轨迹控制的研究[J]. 北京大学学报(自然科学版), 2026, 62(5): 941-949.
RONG Siqi, YAO Wenli, ZHANG Xingang, ZHANG Shucui. Trajectory Control of Non-smooth Robotic Arms Based on the Modified Udwadia-Kalaba Method[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2026, 62(5): 941-949.