[发明专利]一种激光雷达扫描机构的滑模控制方法及系统

权利要求书

1.一种激光雷达扫描机构的滑模控制方法，其特征在于，所述激光雷达扫描机构包括基座B₀、方位旋转关节B₁和俯仰旋转关节B₂，基座B₀、方位旋转关节B₁和俯仰旋转关节B₂依次转动连接，该方法包括：

利用DH建模方法，以基座B₀、方位旋转关节B₁和俯仰旋转关节B₂作为关节点，分别建立关节坐标系；

根据所建立的关节坐标系以及所述激光雷达扫描机构动力参数，建立所述激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学方程；

建立固定时间收敛的滑模面，并建立固定时间收敛的二阶滑模控制器，以控制所述激光雷达扫描机构对被测目标大气运动轨迹进行跟踪；

所述建立固定时间收敛的滑模面，并建立固定时间收敛的二阶滑模控制器，以控制所述激光雷达扫描机构对被测目标大气运动轨迹进行跟踪，包括：

利用所述激光雷达扫描机构的期望轨迹与所述激光雷达扫描机构的关节变量的差值作为跟踪误差，建立所述固定时间收敛的滑模面为：

其中，表示跟踪误差，表示期望轨迹，表示关节变量，sign(·)为符号函数，为对时间的导数，k₁,k₂为常数，且满足k₁k₂，0pq1,r2为常数；

基于所述固定时间收敛的滑模面，建立所述固定时间收敛的二阶滑模控制器，以控制所述激光雷达扫描机构对被测目标大气运动轨迹进行跟踪。

2.如权利要求1所述的激光雷达扫描机构的滑模控制方法，其特征在于，基于所述固定时间收敛的滑模面，建立所述固定时间收敛的二阶滑模控制器，以控制所述激光雷达扫描机构对被测目标大气运动轨迹进行跟踪，包括：

基于所述固定时间收敛的滑模面，建立所述固定时间收敛的二阶滑模控制器，所述固定时间收敛的二阶滑模控制器的二阶滑模控制规律为：

其中，D,C,G分别表示λ₁，λ₂，α，m为常数，函数sig^k(·)＝|·|^ksign(·)，为广义惯性矩阵，为向心力与科里奥利力矩阵，为重力。

3.如权利要求1或2所述的激光雷达扫描机构的滑模控制方法，其特征在于，所述k₁，k₂，λ₁需满足如下条件，以使所述激光雷达扫描机构从任意初始位置出发时，能在固定时间内跟踪所述被测目标大气：

4.如权利要求1所述的激光雷达扫描机构的滑模控制方法，其特征在于，所述根据所建立的关节坐标系以及所述激光雷达扫描机构动力参数，建立所述激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学方程，包括：

根据所述关节坐标系对应的DH参数，建立所述激光雷达扫描机构的正运动学方程；

根据所述激光雷达扫描机构的正运动学方程和所述激光雷达扫描机构动力参数，建立所述激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学方程。

5.如权利要求4所述的激光雷达扫描机构的滑模控制方法，其特征在于，所述根据所述激光雷达扫描机构的正运动学方程和所述激光雷达扫描机构动力参数，建立所述激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学方程，包括：

基于所述激光雷达扫描机构的正运动学方程，利用Newton-Euler方法进行前行迭代和后向迭代，得到激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学模型；

将所述激光雷达扫描机构的动力参数代入所述力矩-关节角动力学模型，得到所述力矩-关节角动力学方程。