申请/专利权人：扬州大学

申请日：2023-02-27

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN116500908B

主分类号：G05B17/02

分类号：G05B17/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2023.08.15#实质审查的生效;2023.07.28#公开

摘要：本发明公开了一种双扰动观测器的机械臂抗干扰约束控制方法，包括：1）建立单关节机械臂系统动力学模型；2）设计外源干扰建模及双干扰观测器；3）对双干扰观测器的稳定性进行分析；4）构造对数型障碍李亚普诺夫函数，根据状态跟踪误差及虚拟控制律设计反演控制器；5）验证整个闭环系统的李雅普诺夫稳定性；6通过Matlab进行仿真验证，由仿真效果判断是否需要对参数进行重新调整。本发明提供的单关节机械臂状态约束抗扰动控制方法，利用双干扰观测器及基于障碍李雅普诺夫的反演法，实现了单关节机械臂在受到多源干扰时能快速恢复轨迹跟踪，并保证系统可测输出及所有状态变量不违反约束边界。

主权项：1.一种双扰动观测器的机械臂抗干扰约束控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1建立单关节机械臂系统动力学模型，并完成初始化系统、更新控制参数；步骤2根据系统等价的状态方程，针对外源干扰和未知不可建模干扰设计双干扰观测器，并在控制器中加以补偿；所述步骤2具体包括：假设外源干扰d2t和d3t都能由如下外源系统产生： 其中，hit∈Rr是外源系统的状态变量，Ti∈R1×r,Ξi∈Rr×r是已知的适维矩阵，并且Ξi,Ti是可观测的；外源系统3表示一个已知频率，但相位和振幅未知的谐波干扰；对于外源干扰d2t和d3t，设计可建模干扰观测器为： 其中，Li是观测器增益,ζi是作为观测器的辅助向量；和分别为hit,dit的估计值；定义观测器的估计误差εit为： 由式5，得估计误差的动态方程为： 其中，为观测器估计误差，即对于干扰φ3t，引入辅助变量：θ3t＝φ3t-Θ3x37由式6可知， 其中，为外部干扰φ3t的观测值，Θ3是一个正参数；设计非线性干扰观测器为： 由式9，得到观测器估计误差的动态方程为： 其中，为观测器估计误差，即因此，由式4和式10，得到双干扰观测器为： 步骤3构造李亚普诺夫函数，对双干扰观测器的稳定性进行分析；步骤4根据单关节机械臂系统的模型信息，采用反演法和对数型障碍李亚普诺夫函数设计控制律；构造对数型障碍李亚普诺夫函数，根据状态跟踪误差及虚拟控制律设计反演控制律；步骤5控制律的稳定性分析，验证整个闭环系统的李亚普诺夫稳定性；步骤6通过Matlab进行仿真验证，由仿真效果判断是否需要对参数进行重新调整。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 扬州大学 一种双扰动观测器的机械臂抗干扰约束控制方法

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