申请/专利权人：合肥中科深谷科技发展有限公司

申请日：2021-11-15

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN114115252B

主分类号：G05B13/04

分类号：G05B13/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2022.03.18#实质审查的生效;2022.03.01#公开

摘要：本发明涉及一种基于不等式约束的关节模组鲁棒控制方法，包括：建立协作机器人一体化关节模组的动力学方程；对关节模组通过状态变换来满足受控输出的不等式约束，得到角速度和角加速度设计一种鲁棒控制器；对所述鲁棒控制器进行仿真，对鲁棒控制器中的参数进行调节，并得到结论。本发明不仅具有模型本身的特性，还具有PID控制器的特性以及鲁棒项，鲁棒项可以估计系统中的外部干扰和不确定性，鲁棒项的表达式为分段函数的形式，当ε接近零时，可以防止鲁棒项趋于无穷大，由于这些特性使该控制器在理论上比PID控制器和基于模型的PD控制器具有更好的动态性能。

主权项：1.一种基于不等式约束的关节模组鲁棒控制方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：1建立协作机器人一体化关节模组的动力学方程；2对关节模组通过状态变换来满足受控输出的不等式约束，得到角速度和角加速度3设计一种鲁棒控制器；4对所述鲁棒控制器进行仿真，对鲁棒控制器中的参数进行调节，并得到结论；所述步骤3具体是指：将步骤2得到的角速度和角加速度代入到协作机器人一体化关节模组的动力学方程中，得到以y为控制变量的动力学方程： 将式7写成机械系统动力学的拉格朗日方程形式，得到如下表达式： 式中，t代表角位移时间； 给定ydt，t∈[t0,t1]，t0表示角位移的起始时间，t1表示角位移的结束时间；假设ydt、和统一约束于任意给定的t∈[t0,t1]，跟踪误差表示为：et＝yt-ydt9 et是期望角位移与实际角位移的误差，是期望角速度和实际角速度的误差，为转换后的关节模组中的实际角速度，为转换后的关节模组中的期望角速度，是期望角加速度与实际角加速度的误差，为转换后的关节模组中的实际角加速度，为转换后的关节模组中的期望角加速度； 关节模组的控制目标是使一致有界并最终一致有界；是关节模组的角位移和角速度误差矩阵；公式8重写为下面的形式： 其中，函数M*，C*和G*分解为如下形式： 其中，和是名义项，ΔMy,σ,t，和是与σ相关的不确定项；使用函数ρ来估计函数φ的不确定性的上界，对于给定的S0，S是鲁棒项控制参数，选择如下形式的标量函数ρ： 其中， ΔM、ΔC、ΔG是不确定项，σ是不确定系数，φ是包含关节模组不确定性的函数；设计一个鲁棒控制器τt，对于给定的ε0和P、D0，则设计的鲁棒控制器形式如下： 其中，是名义项，P是积分系数，D是比例系数，α，μ，都是设计参数；取μ根据下式计算：在公式16中， 其中，γ、δ是正定的设计参数，γ0,δ0。

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