本发明属于自动控制技术领域，更为具体地讲，涉及一种抑制柔性机械臂振动的边界控制方法。

机器人技术已经经历了半个多世纪的快速发展，其应用范围已从最初单纯的工业生产延伸到了以工业、医学、农业、建筑业以及军事等为背景的各个领域。然而，随着人类对机器人性能，如质量、效率、稳定性以及寿命等指标提出了更高的要求，作为其重要组成部分的机械手臂也面临着重大的挑战。传统机械手臂(刚性手臂)的设计和制造都是以尽可能大的刚度来实现对定位和其它操作的相关要求，因此不可避免地形成了质量笨重、灵活性差、功耗高以及功能简单等缺点。相比于传统质量重、体积大的刚性手臂，采用轻质材料的柔性机械臂更好地克服了以上缺点，其操作灵活、响应快速、性能稳定的特点，使之在各个领域都具有很高的应用价值。

然而，随着材料的轻型化，必然衍生出易于受外界环境干扰而导致性能下降的负面影响，自身的振动问题成为了研究柔性机械臂所面临的最大难点。同时，由外界扰动造成的不良振动，使得机械臂难以精确定位；大的形变也将会影响其机械性能，甚至损毁机械结构，造成重大损失。因此，振动的抑制是我们必须要考虑并解决的问题。在系统的动力学分析中，柔性机械臂是一个典型的分布式参数系统，其无穷维的特点将是后续设计过程中的难点。

目前国内很多基于分布式参数系统的控制策略得到了充分地研究和发展，其中包括：变结构控制法、滑模控制法、基于能量的鲁棒控制、分布式控制和边界控制等。作为典型的非线性系统，滑模控制在柔性机械手臂的控制方面得到了一定的应用，且能表现出良好的控制效果和鲁棒性。例如专利号为201210052088.2的发明专利就采用将观测器与滑模控制相结合的策略，以达到对机械手臂的有效控制；以及专利号为201210052283.5的发明专利对欠驱动双耦合电机运用滑模控制方法实现所需的跟踪控制。但滑模控制不可避免地会引 起抖阵现象，降低控制精度，激发建模时被忽略的高频部分，且目前对滑模控制中如何设计优良的滑模面以产生稳定的滑模动态尚未得出十分有效的方法。边界控制作为一种新兴的控制方法，其应用也越来越广，例如将边界控制法应用在传送带的振动控制中，用以处理边界扰动和分布式扰动对系统造成的不良影响。抑制振动是控制理论的基本要求之一，而此种应用也仅仅局限在对系统振动的控制上，而针对工业机械手臂这类既需要抑制振动又需要控制角度的系统，目前的研究则显得十分有限。相对于其他控制方法而言，边界控制不仅能有效避免滑模控制中因忽略高频模态而引发的溢出效应，且不需要类似于分布式控制中利用大量的传感器去采集模态，大大减少了成本，因而得到了不断深入的研究和发展。

图1是柔性机械臂运行示意图；

图2是本发明抑制柔性机械臂振动的边界控制方法的流程图；

图3是本发明未加入边界控制时，柔性机械臂系统的振动仿真图；

图4是本发明未加入边界控制时，柔性机械臂系统的角度仿真图；

图5是本发明加入边界控制后，柔性机械臂系统的振动仿真图；

图6是本发明加入边界控制后，柔性机械臂系统的角度仿真图；

图7是边界控制器的控制输入仿真图。