摘 要： 針對(duì)單純的模糊控制器在焊接機(jī)器人的焊縫跟蹤中的控制精度欠佳、自適應(yīng)性不強(qiáng)等問題，設(shè)計(jì)了一種新的用于焊縫跟蹤的LS-SVM非線性內(nèi)模控制器。通過樣本數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)固定的LS-SVM逆模型，與系統(tǒng)串聯(lián)成精確的偽線性系統(tǒng)，對(duì)偽線性系統(tǒng)采用魯棒性強(qiáng)的內(nèi)?？刂?。仿真結(jié)果表明該方法具有很好的跟蹤結(jié)果。
關(guān)鍵詞： 非線性不確定系統(tǒng)；最小二乘支持向量機(jī)；逆系統(tǒng)方法；內(nèi)模控制
焊接過程中，由于工件的加工誤差、熱變形、定位誤差等各種因素的影響，經(jīng)常使焊槍偏離焊縫中心，導(dǎo)致焊接質(zhì)量下降。為保證焊接的可靠性，必須實(shí)時(shí)檢測(cè)焊縫的位置，使焊槍始終對(duì)準(zhǔn)焊縫中心，進(jìn)行焊縫的自動(dòng)跟蹤。由于焊接是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，各種時(shí)變、非線性、多耦合的影響因素很多，很難甚至不可能建立跟蹤過程的精確數(shù)學(xué)模型。即使采用經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論方法，系統(tǒng)的性能也不能令人滿意。
內(nèi)?？刂凭哂姓{(diào)節(jié)性能好、魯棒性強(qiáng)以及能消除不可測(cè)干擾的影響等特點(diǎn)，但內(nèi)模控制的穩(wěn)定性與控制效果取決于模型與被控過程的匹配情況[1-2]。通過樣本數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)固定的逆模型，與系統(tǒng)串聯(lián)成精確的偽線性系統(tǒng)，對(duì)偽線性系統(tǒng)采用魯棒性強(qiáng)的內(nèi)?？刂?，對(duì)非線性系統(tǒng)具有較好的控制效果。
LS-SVM是基于SVM的一種改進(jìn)算法[3-5]，它是SVM在二次損失函數(shù)下的一種形式，用二次損失函數(shù)取代SVM中的不敏感損失函數(shù)，通過構(gòu)造損失函數(shù)將原SVM中算法的二次尋優(yōu)變?yōu)榍蠼饩€性方程，簡(jiǎn)化了計(jì)算的復(fù)雜性。
本文將LS-SVM用于系統(tǒng)的逆建模，提出了一種新的用于水下機(jī)器人焊接焊縫跟蹤的基于LS-SVM非線性內(nèi)?？刂扑惴ǎ瑢?shí)現(xiàn)了快速響應(yīng)和平滑過渡。
zF1(z-1)，確保內(nèi)模控制器Gc(z-1)正則。F(z-1)被選為常矩陣，F(xiàn)(z-1)=1。
仿真結(jié)果如圖3所示，基于LS-SVM非線性內(nèi)?？刂破鲗?duì)噪聲的抗干擾能力較好。
由仿真結(jié)果可以看出本文所提出的方法發(fā)生常值攝動(dòng)和受到常值的強(qiáng)干擾的情況下，均有很好的跟蹤效果。
針對(duì)機(jī)器人焊縫跟蹤系統(tǒng)的典型非線性系統(tǒng)，提出了一種新的控制基于LS-SVM非線性內(nèi)?？刂扑惴?。仿真結(jié)果表明，該方法控制精度高、速度快、魯棒性好，控制器能很好地實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤。本文所提方法針對(duì)一般的非線性系統(tǒng)，且物理概念清晰，適用面廣，便于工程應(yīng)用。
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