[发明专利]一种新型混联式汽车电泳涂装输送机构的时延估计PD滑模控制方法

权利要求书

1.混联式汽车电泳涂装输送机构的时延估计PD滑模控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采用解析法对混联式汽车电泳涂装输送机构进行运动学逆解分析，进一步求得混联式汽车电泳涂装输送机构的运动学正解及Jacobi矩阵；

2)根据汽车电泳涂装工艺要求，确定混联式汽车电泳涂装输送机构连接杆中点的期望运动轨迹；

3)采用时延估计技术建立输送机构动力学模型；

4)基于步骤3)所建立的输送机构动力学模型，设计一种时延估计滑模控制器；

5)将步骤4)中时延估计滑模控制的等效项替换为PD项，进而得到一种时延估计PD滑模控制器；

6)采用分布式结构构建混联式汽车电泳涂装输送机构控制系统；

7)将计算所得的输送机构各主动关节控制量发送至各个电机驱动器，使混联式汽车电泳涂装输送机构按期望轨迹运动。

2.根据权利要求1所述的混联式汽车电泳涂装输送机构的时延估计PD滑模控制方法，其特征在于：所述步骤1)的具体过程为：选取连接杆中点的位姿参数q＝(z,β)^T作为系统广义坐标，其中z为连接杆中点在z轴方向的位移；β为连接杆中点绕y轴逆时针转动的角度，采用解析法对机构进行运动学逆解分析求得其位置逆解方程，对该方程进行求导，其逆解系数矩阵即为雅克比矩阵，表示为：

式中，是连接杆中点速度向量，单位为m/s，单位为rad/s；

为主动关节速度向量，为滑块在x轴方向的速度；为主动轮绕y轴逆时针旋转的角度；J为雅克比矩阵。

3.根据权利要求2所述的混联式汽车电泳涂装输送机构的时延估计PD滑模控制方法，其特征在于：所述步骤3)中，输送机构动力学模型表示为：

式中，为输送机构动力学模型中非线性部分及未知扰动的集总项，且有为正定常数矩阵；τ为控制力矩向量。

4.根据权利要求3所述的混联式汽车电泳涂装输送机构的时延估计PD滑模控制方法，其特征在于：所述步骤4)中，设计一种时延估计滑模控制器：

令

式中e、分别为混联式汽车电泳涂装输送机构连接杆中点的位姿误差、速度误差；q_d、分别为混联式汽车电泳涂装输送机构期望位姿向量、速度向量；

由式(4)设计滑模面：

式中，A＝diag(a₁,a₂)，a₁、a₂均为可调参数，并满足Hurwitz稳定判据；

将式(5)两端对时间进行求导得：

选取等速趋近律：

将式(7)代入式(6)，整理得到：

其中，可由时延估计信息确定：

式中，τ_t-L为上一时延周期主动关节的驱动力或力矩；为上一时延周期混联式汽车电泳涂装输送机构的加速度向量；t为当前控制时间；L为估计延迟时间；

将式(9)代入式(8)，得到时延估计滑模控制律为：