关节机器人是当今工业领域最常见的机器人之一,随着我国制造业的快速发展,对关节机器人高精度控制提出要求,关节机器人控制研究将不仅考虑动力学模型,还要结合驱动电机模型和传动机构的数学模型。本文以永磁同步电机驱动的二自由度关节机器人为研究对象,结合反步法与模糊逻辑系统设计关节机器人的轨迹跟踪控制方案。针对关节机器人的不确定性和非线性,设计机器人模糊自适应反步位置控制器,反步控制对李亚普诺夫函数的选择十分灵活且易于与其它控制方法结合,模糊逻辑系统估计系统的非线性函数,使控制器设计不依赖准确数学模型,根据力矩电流转换,求取期望的电流值,设计反步电流控制器,对于反步虚拟控制律导数计算复杂问题,设计跟踪微分器进行估计,降低控制器设计的复杂性,结合永磁同步电机的矢量控制完成系统的位置控制设计。基于李亚普诺夫稳定性理论,证明闭环系统的稳定性,仿真结果验证了方法的有效性。为了进一步提高控制系统的位置跟踪精度,有效控制位置误差收敛速度,将规定性能控制应用在二自由度关节机器人的模糊自适应反步控制上,通过误差变换将机器人跟踪性能约束等效为无约束系统,令机器人位置跟踪误差和跟踪速度收敛到给定的性能边界内,基于李亚普诺夫稳定性理论,证明闭环系统的稳定性和收敛性,位置跟踪误差能够达到指定的性能标准。仿真结果表明规定性能的模糊自适应反步控制方案,提高了关节机器人位置跟踪的精度和闭环系统响应速度。将自抗扰技术与反步控制相结合,提出规定性能的反步自抗扰位置控制方案,扩张状态观测器与跟踪微分器分别估计未知动力学模型和虚拟控制导数项,通过规定性能控制,提高系统的控制精度与响应速度。通过李亚普诺夫稳定性理论进行稳定性分析,证明了闭环系统能够渐进收敛到原点任意小邻域内。仿真结果表明该方法有良好的动态和稳态性能,有较强的抗干扰能力。综上所述,本文结合关节机器人轨迹跟踪控制与永磁同步电机矢量控制,设计PMSM驱动的关节机器人位置控制方案,采用反步控制与模糊控制,规定轨迹跟踪性能,闭环系统能够满足指定的性能要求,在有外界干扰的情况下,实现快速准确的轨迹跟踪。