基于LS-SVM非线性内模控制在焊缝跟踪中的运用

摘 要： 针对单纯的模糊控制器在焊接机器人的焊缝跟踪中的控制精度欠佳、自适应性不强等问题，设计了一种新的用于焊缝跟踪的LS-SVM非线性内模控制器。通过样本数据建立系统固定的LS-SVM逆模型，与系统串联成精确的伪线性系统，对伪线性系统采用鲁棒性强的内模控制。仿真结果表明该方法具有很好的跟踪结果。
关键词： 非线性不确定系统；最小二乘支持向量机；逆系统方法；内模控制

　焊接过程中，由于工件的加工误差、热变形、定位误差等各种因素的影响，经常使焊枪偏离焊缝中心，导致焊接质量下降。为保证焊接的可靠性，必须实时检测焊缝的位置，使焊枪始终对准焊缝中心，进行焊缝的自动跟踪。由于焊接是一个非常复杂的过程，各种时变、非线性、多耦合的影响因素很多，很难甚至不可能建立跟踪过程的精确数学模型。即使采用经典控制理论和现代控制理论方法，系统的性能也不能令人满意。
内模控制具有调节性能好、鲁棒性强以及能消除不可测干扰的影响等特点，但内模控制的稳定性与控制效果取决于模型与被控过程的匹配情况[1-2]。通过样本数据建立系统固定的逆模型，与系统串联成精确的伪线性系统，对伪线性系统采用鲁棒性强的内模控制，对非线性系统具有较好的控制效果。
　LS-SVM是基于SVM的一种改进算法[3-5]，它是SVM在二次损失函数下的一种形式，用二次损失函数取代SVM中的不敏感损失函数，通过构造损失函数将原SVM中算法的二次寻优变为求解线性方程，简化了计算的复杂性。
　本文将LS-SVM用于系统的逆建模，提出了一种新的用于水下机器人焊接焊缝跟踪的基于LS-SVM非线性内模控制算法，实现了快速响应和平滑过渡。