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機器人的一種新的可變結構PID控制器的設計

　　摘要—在這篇簡短的論文中，我們?yōu)榱藱C器人的跟蹤穩(wěn)定性，介紹了一種新的可變結構比例微分積分（PID）控制器的設計方法。這項工作中，證實了一種PID滑動模式控制器對于機械手滑動面追蹤的效用。不同于一般的做法，傳統(tǒng)的等效控制項并不用在這種控制器中，因為那需要精確的匹配條件和充分的機器人動力學知識，而這其中涉及了一些不確定的且無法使用的參數(shù)。由于滑動面也存在整體誤差，所以需要明確滑動模式的存在以及增益選擇的準則，這使得機器人的跟蹤控制問題變得復雜。此外，和最終一致有界性不同，我們對在建議的控制器控制下的機器人系統(tǒng)的全局漸進穩(wěn)定性進行了分析。滑動模式和全局的穩(wěn)定性條件在李雅普諾夫充分二次形和上下矩陣范數(shù)不等式的基礎上被構想出來。并且對于縮短設計同樣也進行了討論。所提出的控制方法用于通過兩個鏈接來模擬機器人的手臂系統(tǒng)。仿真結果表明，該機器人系統(tǒng)的控制函數(shù)是令人滿意的。對于抖振現(xiàn)象的處理則是采用飽和控制函數(shù)來代替純正負號函數(shù)的使用。飽和函數(shù)的結果反映了一個平穩(wěn)的瞬態(tài)性能。在有利因素和控制性能方面，提議的方法與現(xiàn)存的可供選擇的機器人滑動模式控制器進行了模擬比較。對比分析大量模擬結果，證實了采用了可變結構PID控制器的性能比那些經典PID控制器和現(xiàn)有的PID滑面可變結構控制器更優(yōu)越。

　　關鍵詞—李雅普諾夫充分二次型，機器人跟蹤控制，滑動模式，可變結構PID控制器。