舵叶固定式球形关节动力学建模及控制

简介

针对球面运动机构驱动方式问题,提出一种新型的二自由度液压驱动球形关节运动机构,该机构利用超全周转动马达及舵叶摆动马达作为驱动,可以实现球面的全方位输出。对该球形机构的动力学及轨迹跟踪控制进行研究,首先考虑机构惯性力及重力的影响,运用拉格朗日方程和欧拉方程建立了球形关节的动力学模型。在此基础上,采用一种鲁棒自适应分散控制策略对关节运动轨迹进行跟踪,该控制器由一个线性PD反馈加补偿不确定动力学的非线性自适应反馈构成,能够有效克服难于建模的摩擦力及外部扰动的影响,而仅需要了解该球形关节的输出位置及速度状态,最后能够保证全局的渐进稳定。仿真结果表明,利用该控制策略可以使球形关节具有良好的轨迹跟踪能力。