一种基于干扰观测器的柔性关节机械臂的滑模控制方法技术

技术编号:7576904 阅读:300 留言:0更新日期:2012-07-18 22:42
本发明专利技术一种基于干扰观测器的柔性关节机械臂的滑模控制方法,有七大步骤。步骤一:欠驱动柔性关节机械臂系统的分析与建模;步骤二:干扰观测器的设计及稳定性分析;步骤三:滑模控制律的设计;步骤四:滑模控制律稳定性分析;步骤五:参数ci的设计与调节;步骤六:由仿真效果判断是否需要对参数进行调整;步骤七:设计结束。该控制方法采用滑模控制和干扰观测器相结合,能够实现其跟踪的高精度控制,达到快速稳定的设计要求,并且通过在滑模控制器中加入扰动补偿,可有效地消除抖振,同时实现该欠驱动系统的鲁棒控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种欠驱动柔性关节机械臂的滑模控制方法,尤其涉及,它用于控制柔性关节机械臂连杆角度,属于自动控制

技术介绍
柔性关节机械臂是特殊机械手的一种结构形式,是典型的欠驱动系统。欠驱动系统是指系统的独立控制变量个数小于系统自由度个数的一类非线性系统,在节约能量、降低造价、减轻重量、增强系统灵活度等方面都较完全驱动系统优越。简单的说就是输入比要控制的量多的系统。欠驱动系统结构简单,便于进行整体的动力学分析和试验。同时由于系统的高度非线性、参数摄动、多目标控制要求及控制量受限等原因,欠驱动系统又足够复杂,便于研究和验证各种算法的有效性。当驱动器故障时,可能使完全驱动系统成为欠驱动系统,欠驱动控制算法可以起到容错控制的作用。从控制理论的角度看,欠驱动系统控制输入的限制是具有挑战性的控制问题,研究欠驱动机械系统的控制问题有助于非完整约束系统控制理论的发展。近年来,滑模控制方法因其所具有的优良特性而受到越来越多的重视。该方法通过自行设计所需的滑模面和等效控制律,能快速响应输入的变换,而对参数变换和扰动不敏感,具有很好的鲁棒性,且物理制作简单。在滑模控制中,当存在控制扰动时,需要增大滑模控制器的增益,这就不可避免地产生抖振。采用滑模控制和干扰观测器相结合的方法,通过在滑模控制器中加入扰动补偿,可有效地消除抖振,同时实现该欠驱动系统的鲁棒控制。
技术实现思路
I、专利技术目的本专利技术的目的是提供,该方法设计欠驱动柔性关节机械臂的滑模控制器,其中切换控制用来保证不确定外扰存在下的到达过程。通过设计干扰观测器,在滑模控制器中加入扰动补偿,可有效地消除抖振,实现该欠驱动系统的鲁棒控制。2、技术方案为了达到上述目的,本专利技术结合流程框图I中的步骤,具体介绍该设计方法的技术方案。本专利技术,该方法具体步骤如下步骤I :欠驱动柔性关节机械臂系统的分析与建模本专利技术所针对的系统是欠驱动柔性关节机械臂系统,工作原理如图2所示。根据动力学方程,对欠驱动柔性关节机械臂系统进行分析,便可得到其数学模型如下Iq + K(q-qm) + Mglsinq = 0 (I)权利要求1.,其特征在于该方法具体步骤如下步骤I:欠驱动柔性关节机械臂系统的分析与建模根据动力学方程,对欠驱动柔性关节机械臂系统进行分析,便得到其数学模型如下全文摘要本专利技术,有七大步骤。步骤一欠驱动柔性关节机械臂系统的分析与建模;步骤二干扰观测器的设计及稳定性分析;步骤三滑模控制律的设计;步骤四滑模控制律稳定性分析;步骤五参数ci的设计与调节;步骤六由仿真效果判断是否需要对参数进行调整;步骤七设计结束。该控制方法采用滑模控制和干扰观测器相结合,能够实现其跟踪的高精度控制,达到快速稳定的设计要求,并且通过在滑模控制器中加入扰动补偿,可有效地消除抖振,同时实现该欠驱动系统的鲁棒控制。文档编号G05B13/04GK102591207SQ201210052088公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月1日 优先权日2012年3月1日专利技术者刘金琨, 杨闳峻 申请人:北京航空航天大学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:刘金琨杨闳峻
申请(专利权)人:北京航空航天大学
类型:发明
国别省市:

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