随着机器人技术的快速发展,各式各样的机械臂出现在不同的应用场景中,它们为人们的工作和生活提供了便利。但是,随着机械臂应用场景越来越多样化,人们对其性能寄予了更高的要求。在海洋、航空航天、军工等领域中,绝大部分的机械臂在工作状态下都会受到来自外部的扰动,其中安装基座的外部振动干扰最为常见。对于安装基座受到振动干扰的机械臂系统又称为振动基机械臂系统,在其受到外界干扰时,基座振动带来的非线性耦合力影响会导致系统出现控制响应缓慢、控制精度降低、系统可靠性差等问题。针对这些问题,本文以弹药传输机械臂作为一类典型的振动基机械臂系统进行控制研究。弹药传输机械臂作为火炮自动装填系统中的主要部件,其主要任务是将弹仓中的弹药取出传送至炮尾。工况下,它将会受到来自火炮的后坐力及崎岖路面上车体振动所产生的基座振动干扰,以及不同型号弹药导致不确定载荷变化的影响。因此,响应速度快、控制精度高以及抗干扰性强的弹药传输机械臂系统,对于整个自动弹药装填系统出色的性能表现有着重要的影响。本文将研究弹药传输机械臂在车体振动干扰以及惯量不确定等因素影响下的动力学模型和控制方法,这对火炮武器系统和受振动干扰的动力学系统的研究具有重要的参考意义。本文首先考虑到基座振动的影响,分别建立了受垂直、俯仰、摇摆三种不同振动干扰条件下的弹药传输机械臂的不确定动力学模型,并通过仿真软件获得了某履带车在崎岖路面上以恒定速率行驶时的车体振动曲线。其次,考虑到振动可能会带来的机械臂与其他部件干涉碰撞的问题,将柔性关节引入机械臂系统中使其具有一定的柔顺性,提出了一种含有串联弹性驱动器的弹药传输机械臂模型,对于含有柔性关节的刚柔耦合系统,使用拉格朗日法建立其动力学模型。然后,对于振动干扰下的振动基机械臂进行了滑模轨迹跟踪控制研究。本文采用了基于趋近律的滑模控制方法,提出了一种基于对数函数趋近律的改进型滑模控制器,可以弥补传统滑模的不足之处。之后,在MATLAB/Simulink软件中仿真验证了其有效性和优越性;对于含柔性关节的弹药传输机械臂,为适应其应用场景,它的控制研究不仅仅需要考虑基座振动的干扰,还需要考虑柔性振动抑制、负载的不确定性和快速响应的要求,其中弹药传输机械臂的响应速度对于火炮的发射速度有着重要的影响。为了解决上述问题,本文运用奇异摄动理论,将整个刚柔耦合系统分解成快、慢时变子系统,对子系统单独设计控制器。对快时变控制器中柔性振动进行抑制的问题,使用速度差值反馈法解决;在慢时变控制器中,提出鲁棒性更高,响应速度更快的基于多项幂次函数和变幂次对数函数趋近律的有限时间滑模控制器来克服外界振动和负载不确定问题,并将提出的控制算法在仿真实验中验证。最后,设计了具有垂直振动条件下的振动基机械臂实验平台,在Labview的软件环境下对振动基机械臂的滑模控制算法进行编写和调试。通过实验表明本文提出的基于对数趋近律的改进滑模控制器,对比于传统滑模控制器具有抗干扰能力强,响应速度快、可以克服不确定惯量的影响。证明了提出的控制算法可以达到预期效果。