[发明专利]机械臂伺服系统的有限时间协同控制方法

说明书

技术领域

本发明设计一种机械臂伺服系统的有限时间协同控制方法，特别是带有系统模型不确定和非线性死区输入的机械臂伺服系统的有限时间协同控制方法。

背景技术

机械臂伺服系统在机器人、航空飞行器等高性能系统中得到了广泛的应用。如何实现机械臂伺服系统的快速精确控制已经成为了一个热点问题。然而，死区非线性环节广泛存在于机械臂伺服系统中，往往会导致控制系统的效率降低甚至是失效。针对机械臂伺服系统的控制问题，存在很多控制方法，例如PID控制，自适应控制，滑模控制，非奇异终端滑模控制等。

滑模控制方法具有算法简单、响应速度快、对外界噪声干扰和参数摄动鲁棒性强等优点，因此被广泛应用于机器人、电机、飞行器等领域。然而，滑模控制存在着不可避免的缺点，比如存在高频抖振。在滑模控制的基础上，协同控制方法被提出。该方法可以使系统工作在恒定频率下，从而避免了高频抖振。另外，为了提高系统跟踪误差的收敛速度，一般在线性滑模的基础上增加非线性项，通过设计动态非线性滑模面实现系统的快速跟踪控制，称为非奇异终端滑模控制方法。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种机械臂伺服系统的有限时间协同控制方法,结合协同控制理论和非奇异终端滑模思想，设计有限时间控制器，保证系统输出在有限时间内对期望轨迹的精确跟踪。

本发明所述的机械臂伺服系统的有限时间协同控制方法，包含以下步骤:

步骤1，建立如式(1)所示机械臂伺服系统的动态模型，初始化系统状态、采样时间以及相关控制参数；

M(x)x..+Vm(x,x.)x.+G(x)+F(x.)=τ-τd---(1)]]>

其中分别为位置，速度和加速度；M(x)∈R^n×n为对称正定矩阵；为科式力；G(x)∈Rⁿ为重力；表示摩擦力；τ_d∈R^n×1为外部扰动；τ∈R^n×1为死区输出值，表示为：