[发明专利]一种基于介电弹性体执行器的软体机器人自抗扰控制方法

权利要求书

1.一种基于介电弹性体执行器的软体机器人自抗扰控制方法，其特征在于，包括：

利用虚拟工作模拟的方式建立介电弹性体执行器的动态控制模型；所述介电弹性体执行器的动态控制模型为：

其中，u＝Φ²是介电弹性体执行器的控制输入，Φ是介电弹性体执行器的控制电压；y是介电弹性体执行器的输出信号，且有：

其中x＝[x₁,x₂]^T为介电弹性体执行器的状态量，其中x₁为介电弹性体执行器中介电弹性膜的横向形变比值，即介电弹性膜形变后的横向长度值与形变前的横向长度值之比，x₂为介电弹性体执行器中介电弹性膜形变速度，和分别表示状态量x₁、x₂的微分；L是介电弹性膜形变前的横向长度值，L₃介电弹性膜形变前的厚度；P是介电弹性膜形变时所受的横向拉力；T是环境温度，是介电弹性体执行器的介电常数，μ(T)是介电弹性体执行器依赖环境温度T的剪切模量，J_m是介电弹性体执行器变形后相对于变形前的横向形变比极限；ρ是介电弹性体执行器的密度，c是介电弹性体执行器的阻尼系数，是介电常数在x₁上的形变过程改变量；

利用扩张状态观测器获取介电弹性体执行器未知的系统动态信息和状态量，以作为替代量在控制过程中使用；

利用介电弹性体执行器中能测量的状态量和扩张状态观测器获取的观测状态量分别与设计的各自对应的期望值做差计算得到相应的状态跟踪误差信号，并利用设计好的状态误差反馈控制器，将状态跟踪误差信号反馈到介电弹性体执行器中，使得在跟踪误差收敛到零时实现软体机器人的控制目标。

2.根据权利要求1所述的基于介电弹性体执行器的软体机器人自抗扰控制方法，其特征在于，所述扩张状态观测器为：

其中，x_o1、x_o2和x_o3是扩张状态观测器输出的三个观测状态量，和分别表示观测状态量x_o1、x_o2和x_o3的微分；k_o1、k_o2和k_o3是扩张状态观测器的设计参数，且均为正值；e_o1＝x_o1-x₁为扩张状态观测器对x₁的观测误差。

3.根据权利要求1所述的基于介电弹性体执行器的软体机器人自抗扰控制方法，其特征在于，所述误差反馈控制器为：

其中，u₀为误差反馈控制器输出的跟踪误差，x_o1、x_o2和x_o3是扩张状态观测器输出的三个观测状态量，x_1d、x_2d和x_3d分别是观测状态量x_o1、x_o2和x_o3对应的状态量期望值；k_c1、k_c2是误差反馈控制器的设计参数，且均为正值。