本網(wǎng)訊（通訊員 鄒蝶 朱麗娜）近日，電氣信息學(xué)院2023級(jí)碩士研究生鄒蝶（導(dǎo)師：黃自鑫、黃麗坤）以第一作者，黃自鑫教授為通信作者，在期刊《International Journal of Robust and Nonlinear Control》發(fā)表題為《Time-Optimal and Jerk-Continuous Trajectory Planning and Tracking Control of Robots via High-Order Fully Actuated System Theory Approaches》的學(xué)術(shù)論文（DOI：10.1002/rnc.70435）。
《International Journal of Robust and Nonlinear Control》作為控制理論與工程領(lǐng)域具有較高影響力的老牌期刊，于1991年創(chuàng)刊，影響因子為3.4。該期刊旨在鼓勵(lì)不確定線性和非線性系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，致力于報(bào)道在調(diào)節(jié)和跟蹤系統(tǒng)的理論和設(shè)計(jì)等相關(guān)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究方面具有創(chuàng)新性和高水平的最新研究成果。
圖1 HOFASTA 控制策略
多自由度機(jī)械臂作為機(jī)器人工程、智能制造、自動(dòng)化與智能控制領(lǐng)域的核心研究對(duì)象，是實(shí)現(xiàn)高精度作業(yè)、柔性協(xié)作及復(fù)雜環(huán)境自主操作的關(guān)鍵裝備，具有重要的理論研究?jī)r(jià)值與工程應(yīng)用意義。本文提出了一種創(chuàng)新的軌跡規(guī)劃算法和跟蹤控制策略，該策略能夠確保機(jī)器人的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，并最大限度地減少時(shí)間消耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)精確的軌跡跟蹤。首先，建立了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型，并使用等價(jià)變換將動(dòng)力學(xué)模型轉(zhuǎn)換為一個(gè)高階全驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型。隨后，采用7階B樣條曲線插值法在關(guān)節(jié)空間內(nèi)構(gòu)建脈動(dòng)連續(xù)的插值軌跡；以最短軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)間為優(yōu)化目標(biāo)，將軌跡曲線與改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法相結(jié)合進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的軌跡相比傳統(tǒng)粒子群算法，運(yùn)動(dòng)時(shí)間縮短了27.2%。在軌跡跟蹤控制方面，通過(guò)高階全驅(qū)系統(tǒng)理論方法，設(shè)計(jì)了一款實(shí)用的控制器。對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，本文所采用的高階全驅(qū)系統(tǒng)方法（HOFASTA），在軌跡跟蹤精度與突加負(fù)載擾動(dòng)下的魯棒性方面，均優(yōu)于傳統(tǒng)的非奇異快速終端滑模控制（NFITSMC）和模糊PID（FPID）控制器如圖2。
圖2 機(jī)械手各關(guān)節(jié)1至6的軌跡跟蹤曲線
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論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/rnc.70435
論文信息：Die Zou, Likun Huang, Wei Wang, Hao Liu, Zixin Huang*. Time-Optimal and Jerk-Continuous Trajectory Planning and Tracking Control of Robots via High-Order Fully Actuated System Theory Approaches, International Journal of Robust and Nonlinear Control, 2026, DOI: 10.1002/rnc.70435
（審稿：謝春暉）
