60、斯图尔特并联机器人的非奇异快速终端滑模控制与多智能体系统分布式优化算法

斯图尔特并联机器人的非奇异快速终端滑模控制与多智能体系统分布式优化算法

斯图尔特并联机器人的非奇异快速终端滑模控制

斯图尔特并联机器人作为应用广泛的六自由度并联机器人，具有刚度大、承载能力强和结构稳定等优点，在航空航天、医疗、运动模拟器等领域得到了广泛应用。但由于其强耦合性可能导致不稳定和破坏，因此设计合理的控制方法以保障各驱动杆的协调运动至关重要。

目前控制斯图尔特并联机器人的方法主要有传统 PID 控制、改进 PID 控制、自适应控制、滑模变结构控制和智能控制等。然而，由于斯图尔特并联机器人的特殊结构，采用传统控制方法难以满足控制要求。随着变结构理论的发展，滑模控制被用于解决具有不确定参数系统的控制问题。

为解决斯图尔特并联机器人的控制问题，本文提出了一种结合双幂趋近律的非奇异快速终端滑模控制算法。该算法不仅能确保机器人系统在有限时间内快速收敛到期望位姿，还能削弱抖振影响，克服快速终端滑模控制器的奇异性问题。

斯图尔特并联机器人的动力学模型

斯图尔特六自由度并联机器人由上平台、下平台、六个驱动杆和 12 个万向节组成。上平台可在空间进行六自由度运动，下平台固定。通过驱动杆的伸缩运动，可实现上平台相对于下平台的三维平移和三维旋转。

为进行动力学分析，建立系统描述。以下平台质心为原点 $O$ 建立静坐标系 $\varOmega_O {X, Y, Z}$，以上平台质心为原点 $P$ 建立动坐标系 $\varOmega_P {x, y, z}$。当平台处于中间位置时，动、静坐标系的轴方向一致。静坐标系为参考坐标系，机器人的位姿可由广义坐标向量表示：
$q = [x, y, z, \phi, \theta, \psi]^T$