工业机器人非线性模型预测路径跟踪控制的实现

工业机器人非线性模型预测路径跟踪控制的实现

工业机器人应用领域广泛，例如铣削、胶合和高精度测量等，但是大都需要预先对确定的几何路径进行精确跟随。路径跟踪问题可以分为轨迹生成和轨迹跟随。本文研究了模型预测控制在工业机器人路径实时跟踪方面实现的可行性。回顾了约束路径输出时的状态矩阵形式。本研究还研究了带有参考速度分配的和没有参考速度分配的约束输出路径的跟踪情况。为了验证所提出的方法，在KUKA LWR IV机器人上安装了模型预测路径跟随控制器进行实验，并得出相应的实验结果。

本文介绍了针对机器人机械臂的约束路径跟踪问题的连续时间内非线性模型预测控制方案的设计以及实现过程。通过实验得出约束输出路径的跟随问题并不需要参考速度分配。还通过改变模型预测路径跟踪控制方案中的几个参数，并先后在KUKA LWR IV机器人上进行重复实验，进一步证明了该方案的实时可行性。模型预测路径跟随控制器的形成是基于对路径跟随问题的增广系统的描述，该控制器允许考虑在笛卡尔空间中直接对预先确定的路径输入和状态空间连接进行定义。模型预测路径跟踪控制表现出非常有潜力的控制性能，而且鲁棒性和稳定性好，灵敏度高。

刊名：IEEE Transactions on Control Systems Technology英）

刊期：2017年4期

作者：Faulwasser,Timm et al

编译：陈少帅