[发明专利]一种基于均值耦合的多机械臂系统自适应参数辨识与位置同步控制方法

说明书

一种基于均值耦合的多机械臂系统自适应参数辨识与位置同步控制方法，包括以下步骤：步骤1，建立多机械臂系统模型；步骤2，定义多机械臂跟踪误差、同步误差及均值耦合误差；步骤3，设计自适应参数估计律和控制器。本发明所设计的参数辨识和同步控制方案对多机械臂系统具有良好的辨识和控制效果，使多机械臂系统能够实现高精度参数辨识并且具有良好的跟踪性能和同步性能。

技术领域

本发明涉及一种基于均值耦合的多机械臂在线自适应参数辨识与位置同步控制方法。

背景技术

随着现代化技术的快速发展和工业自动化程度的不断提高，多机械臂系统在扮演着越来越重要的角色。相比于单机械臂系统，多机械臂系统具有更高的可靠性，更大的灵活性和承载能力，同时能够完成更复杂的任务。由于多机械臂系统很容易受外部扰动，摩擦等因素影响，高精度控制相对困难。因此，对于如何提高多机械臂的参数辨识和同步控制性能是现有工业控制的研究热点。

对于具有未知参数或不可测量参数的控制系统，自适应参数辨识是一种很有效的方法。目前，大多数参数辨识采用离线辨识，这种方法不能够及时的反应参数的变化状态，并可能影响控制性能。因此，提出一种在线自适应辨识系统未知参数，并且能够及时反应参数变化的方法是十分必要的。

对于提高多机械臂的同步控制精度，目前已经提出了多种同步控制策略，如偏差耦合控制，交叉耦合控制，环形耦合控制等。若多机械臂同步性能效果差，则会影响生产任务，因此选择一种合适的同步控制策略是多机械臂系统控制中重要的一环。同时，在同步控制的基础上，选择一种合适的控制算法来提高控制精度。在众多控制方法中，滑模控制由于其结构简单，可靠性高等优点而被广泛应用。

发明内容

为了克服现有多机械臂系统的参数辨识精度较低和同步控制性能较差的不足，本发明提供一种基于均值耦合的多机械臂在线自适应参数辨识算法和同步控制方法。该方法设计了基于参数误差信息的参数辨识方法，并且设计了基于自适应参数辨识的滑模控制器，保证多机械臂系统的高精度控制。

为了解决上述技术问题提出的技术方案如下：

一种基于均值耦合的多机械臂自适应系统参数辨识与位置同步控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1,建立多机械臂动力学模型；

一个由n个m关节的多机械臂动力学系统模型表示成如下形式：

其中n为机械臂的数量，m为每个机械臂的关节数量，分别为机械臂的关节角位置矢量，速度矢量和加速度矢量，M(q)＝diag([M₁(q) … M_n(q)])为机械臂的正定惯性矩阵，表示离心力和哥氏力矩阵，为作用在关节上的重力矢量，为关节控制输入力矩矢量；

步骤2,定义多机械臂跟踪误差、同步误差及均值耦合误差，过程如下：

2.1,定义多机械臂跟踪误差e为：

e＝q_d-q (2)

其中，为关节角位置误差，为期望的关节角位置矢量；

2.2,定义多机械臂同步误差ε为：

ε＝Te (3)

其中I为单位对角阵；

2.3,定义多机械臂均值耦合误差E为：

E＝e+βε＝Ae (4)

其中A＝I+βT是耦合系数矩阵，β＝diag([β₁ … β_n])代表同步系数，且为正定矩阵；

步骤3,设计自适应参数估计律和控制器，过程如下：