柔性关节机械臂最优控制方法研究

为了更好地利用柔性关节机械臂的固有柔顺性,使机械臂具有更佳的运动性能,将障碍函数法同迭代线性二次型调节(ILQR)算法相结合,提出了改进型ILQR算法,来处理受物理约束限制的柔性关节机械臂的最优控制问题,并通过KKT条件系统地证明了改进型ILQR算法的收敛性;采用PD方法对电机端进行控制,使电机端动力学模型转化为二阶临界阻尼系统,将电机端运动轨迹约束转化为控制量上下界约束,并通过模型参数嵌入到电机端动力学模型当中,从而减少了最优控制系统中软约束的数量,建立了易于改进型ILQR算法求解的数学模型;对不同类型的柔性关节机械臂最优控制问题进行求解,仿真结果表明:所提出的改进型ILQR算法可实现受物理约束限制的柔性关节机械臂的最优控制,并可利用其固有柔顺性提高机械臂的运动性能。