工业机器人广泛应用于汽车、机械、化工、电子电气和食品行业,是智能制造的基础设备,关节伺服系统是工业机器人控制的基本单元,直接影响其性能。传统PID控制抗扰动性能较差,往往无法满足高性能的控制要求。大多数控制策略依赖于精确的系统数学模型,而实际伺服系统由于参数变化和扰动等不确定性,难以建立精确的数学模型。因此,研究不依赖于精确数学模型的关节伺服系统抗扰控制策略,以提高伺服系统控制精度和动态性能,有助于工业机器人技术的发展。本文针对关节伺服系统存在的时变负载、参数和模型不确定性,提出了一种基于线性扩张状态观测器的自适应鲁棒滑模控制策略。通过仿真分析和实验,研究了在该控制策略下关节伺服系统控制性能。本文的主要工作如下:(1)以工业机器人单关节伺服系统为研究对象,根据其运动学和动力学方程,分析关节负载特性,由此建立系统负载模型。通过模型频域分析,得到关节伺服系统近似二阶状态方程及三阶扩张状态方程。(2)系统扩张状态方程用于线性扩张状态观测器算法的实现,对系统扰动进行估计和补偿,利用自适应律进行惯量估计,同时结合鲁棒滑模控制设计一种变控制通道增益b的控制策略。在Matlab/Simulink中建立了关节伺服系统三环控制仿真模型,进行控制策略的仿真研究,分析其控制性能。仿真结果显示,所设计的控制策略具有较好的控制性能。(3)基于DSP TMS320f28335芯片硬件环境,在CCS6.0软件环境中编写和调试程序,实现相关控制策略算法。(4)搭建实验平台,模拟关节负载输出,对控制策略进行实验研究。实验结果验证了所设计的控制策略能有效补偿系统扰动,提高了关节伺服系统的控制精度和动态性能。