申请/专利权人：上海电机学院

申请日：2021-09-03

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN113715024B

主分类号：B25J9/16

分类号：B25J9/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2021.12.17#实质审查的生效;2021.11.30#公开

摘要：本发明提供了一种多自由度上肢康复机器人的位置跟踪控制方法，步骤如下：S1、采用拉格朗日法建立具有多扰动的n自由度上肢康复机械臂的动力学方程，根据动力学方程设置跟踪误差信号设计控制律并将控制率代入至动力学方程中，得到反馈控制率；S2、设计滑膜函数并进行稳定性证明，求得力矩的控制律；S3、基于HJI理论进行滑模控制设计；S4、设计模糊滑模控制策略；S5、设计自适应控制器；S6、进行系统稳定性分析。本发明利用HJI理论，将传统滑模函数转化为HJI不等式后，对系统扰动项采用模糊规则和自适应调节趋近，直接精准获得上肢康复机械臂平稳、快速的高精度位置跟踪效果。

主权项：1.一种多自由度上肢康复机器人的位置跟踪控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、S11、采用拉格朗日法建立具有多扰动的n自由度上肢康复机械臂的动力学方程： 其中，q、和分别表示机械臂的关节位置、速度和加速度矢量，Mq表示n*n阶正定质量惯性矩阵，为哥氏力离心力矢量，Gq为重力，τ为控制输入力矩，D为不确定干扰项；S12、根据所述动力学方程设置跟踪误差信号方程：e＝q-qd；其中，qd为输入的期望位置，q为实际的位置输出，设计控制律为： 将该控制律代入至动力学方程中，得到反馈控制律 S2、设计滑膜函数：采用Lyapunov函数对进行稳定性证明，求得力矩的控制律，其中，Lyapunov函数为： 求得的力矩控制律为： 即其中Γ＝diagγ1,γ2,…γn，γi0，取使得只有当s＝0时得出t→∞，s→0；S3、基于HJI理论设计建立滑模控制函数： 其中，d为干扰，z是系统的评价信号，d有如下指标定义： 其中，J表示了系统的抗干扰性能指标，J值越小鲁棒控制能力越强，将滑模控制函数改写成其中，结合HJI不等式，确定 修正反馈控制律为：S4、设计模糊滑模控制策略，具体如下：考虑系统干扰项D设计模糊滑模控制律： 其中，为D的估计值；D的估计误差为αs用于评价系统的性能和稳定性，KDs是模糊控制器经过模糊处理后的针对于干扰项的输出，用以保证滑模面的到达条件和收敛速度；定义模糊控制的趋近项为β＝-αs-KDs，为平衡系统的稳定性，当s较大时取KDs的较大值，当s较小时取KDs的较小值；根据以上分析后设计模糊控制器的模糊规则如下：IfsisAmthenKDsisBm其中，Am对应为输入的模糊集，Bm对应了输出的模糊集，分别定义为：NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB分别表示负大、负中、负小、零、正小、正中和正大，s＝{NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB}KDs＝{NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB}；S5、针对系统的干扰项，参考滑模函数中设计Lyapunov函数进一步补充为稳定判别式： 设计自适应律为S6、根据HJI理论定义得出表达式： 结合步骤S5中所定义的Lyapunov函数得如下表达式： 表达式满足以下要求： 得出H≤0，根据HJI微分不等式理论，得出J≤γ，表示系统稳定。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 上海电机学院 一种多自由度上肢康复机器人的位置跟踪控制方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD