为保证船用水下机械臂在具有奇异摄动、不确定性和动态特性变化的环境中，平稳完成作业任务，研究考虑奇异摄动的船用水下机械臂轨迹自适应规划方法。将复杂的水下机械臂结构划分成慢变和快变2个子系统，分析奇异摄动的船用水下机械臂状态后，研究奇异摄动抑制下水下机械臂自适应轨迹规划方法，设计奇异摄动影响下机械臂作业振动量最小化的轨迹规划目标函数，并由狼群优化算法求解满足此目标函数目标的关节角位移、角速度和角加速度规划方案。将所求解的关节角位移、角速度和角加速度输入自适应模糊PID跟踪控制器，实现奇异摄动抑制轨迹自适应生成。实验结果表明，该方法可在奇异摄动环境中，为机械臂自适应规划平稳的作业轨迹，且机械臂末端振动位移得到了有效抑制。
To ensure that underwater robotic arms on ships can smoothly complete operational tasks in environments with singular perturbations, uncertainties, and dynamic characteristics, a trajectory adaptive planning method for underwater robotic arms on ships considering singular perturbations is studied. Divide the complex underwater robotic arm structure into slow subsystems and fast subsystems, analyze the state of the underwater robotic arm under singular perturbation, study the adaptive trajectory planning method for suppressing singular perturbation, design a trajectory planning objective function that minimizes the vibration of the robotic arm under the influence of singular perturbation, and use a wolf pack optimization algorithm to solve the joint angular displacement that satisfies this objective function angular velocity and angular acceleration planning scheme. Input the solved joint angular displacement, angular velocity, and angular acceleration into an adaptive fuzzy PID tracking controller to achieve adaptive generation of singular perturbation suppression trajectories. The experimental results show that this method can adaptively plan a stable operation trajectory for the robotic arm in a singular perturbation environment, and the end vibration displacement of the robotic arm is effectively suppressed.
2024,46(11): 50-53 收稿日期：2024-01-30
DOI：10.3404/j.issn.1672-7649.2024.11.009
分类号：TP399
基金项目：辽宁省教育厅科学研究课题资助项目（LJKZ0725）
作者简介：蔡卫国(1970-),男,硕士,研究方向为水下机器人智能控制
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