[发明专利]一种三自由度Delta并联机器人的自适应鲁棒控制方法

说明书

本发明公开了一种三自由度Delta并联机器人的自适应鲁棒控制方法，将三自由度Delta并联机器人动力学模型中含有不确定性的项分离出来，分别得到并联机器人系统的标称项和不确定项；根据三自由度Delta并联机器人动力学模型中的标称项建立控制器中的标称补偿环节，用于对标称机器人系统进行补偿；通过选取正定对角矩阵，设计控制器中的P.D.控制环节，用于对初始位置误差进行补偿；再根据三自由度Delta并联机器人动力学模型中与不确定性有关的项，构造代表系统不确定项上界信息的函数，并验证假设；选取参数，建立带有死区和泄露项的自适应律，用于在线估计不确定性的上界信息；根据函数和自适应律，对系统中的不确定性进行补偿；最终，给出自适应鲁棒控制器。

技术领域

本发明属于并联机器人运动控制领域，尤其涉及一种三自由度Delta并联机器人的自适应鲁棒控制方法。

背景技术

随着Delta并联机器人在加工制造、微电子、医疗康复、智能物流等高精尖领域的应用，Delta并联机器人对控制精度和抗干扰能力的要求越来越高。Delta并联机器人为多连杆链式并联结构，其从动臂通常采用轻质材料的细长杆件，在高速工作时关节间隙与细长杆件的弹性变形会引起残余振动，该振动现象将严重影响到运动的精度和稳定性。同时，Delta并联机器人在实际工作中存在着大量的不确定性，如：系统变化的动力学参数、非线性关节摩擦力干扰与外部随机载荷的扰动等，这些不确定因素影响着控制精度和工作效率。因此，针对具有不确定性的Delta并联机器人动态控制方法研究成为该领域的研究重点。

对于具有不确定性的Delta并联机器人系统，传统的鲁棒控制方法在设计鲁棒控制器时，需要已知不确定性的上界，并根据不确定性上界值构造鲁棒控制器增益，得到的鲁棒控制器可以应对机器人系统“最坏的情况”，进而保证系统具有精确定义的稳定性和控制精度。但Delta并联机器人并非一直工作在“最坏的情况”，因此依据不确定性上界设计的鲁棒控制器具有一定的保守性。传统的自适应控制方法可以对系统的不确定参数进行系统辨识，利用辨识的参数来设计控制器，相比鲁棒控制方法能够减弱对不确定参数信息的依赖。然而，自适应控制无法解决系统由于扰动或未建模部分给系统带来的不确定性问题，因此，Delta并联机器人系统的控制方法的研究一直为本领域技术人员所关注。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，从一个全新的角度结合鲁棒控制和自适应控制，进而提供一种三自由度Delta并联机器人的自适应鲁棒控制方法，以解决传统鲁棒控制方法往往基于精确的不确定性上界信息的问题以及传统自适应控制无法解决系统由于扰动或未建模部分给系统带来的不确定性问题。

为了实现上述任务，本发明采用如下技术解决方案予以实现：

一种三自由度Delta并联机器人的自适应鲁棒控制方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

步骤1，将三自由度Delta并联机器人动力学模型中含有不确定性的项分离出来，分别得到并联机器人系统的标称项和不确定项；

步骤2，根据三自由度Delta并联机器人动力学模型中的标称项建立控制器中的标称补偿环节，用于对标称机器人系统进行补偿；

步骤3，选取正定对角矩阵，设计控制器中的P.D.控制环节，用于对初始位置误差进行补偿；

步骤4，根据三自由度Delta并联机器人动力学模型中与不确定性有关的项，构造代表系统不确定项上界信息的函数，并验证假设；

步骤5，选取参数，建立带有死区和泄露项的自适应律，用于在线估计不确定性的上界信息；

步骤6，根据函数和自适应律，构造不确定补偿环节，用于对系统中的不确定性进行补偿；

步骤7，最终，给出自适应鲁棒控制器。