[发明专利]一种机械臂的H∞控制方法

权利要求书

1.一种机械臂的H∞控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建缩比实物模型，对其进行动力学建模和分析；

采用扩展矩阵多面体方法表示模型的不确定性，进一步用线性分时变换表示该不确定性；

再用非线性状态反馈减少模型的非线性并得到虚拟线性系统，同时通过线性状态反馈减弱外部干扰；

最后通过合理的假设缩比实物模型的物理参数，选择合适的加权函数w_s，利用D-K迭代法，得到不同振荡模式对应的鲁棒控制器；

缩比实物模型由两自由度机械臂和单自由度振荡基底组成；

两自由度机械臂关节末端载荷的变化会引起整个模型物理参数摄动，利用单频振荡模式、双频振荡模式和模拟海浪频谱规律的振荡模式不同幅值和频率的正弦运动的线性组合来模拟基础振荡；

第一种是单频振荡模式，幅角和频率分别为：w₁＝2π(rad/s)、Aw₁＝10^(°)、

第二种为双频振荡模式，w₁＝π(rad/s)、Aw₁＝5^(°)、w₂＝2π(rad/s)、Aw₂＝10^(°)、

第三种振荡模式模拟海浪的频谱规律，在这种模式下，

W₀、w_max、w_min分别代表振荡模态的初始值、最小值和最大值，A_s代表横摇幅度，相位Φ_i的取值范围为0-2π，为了产生基本的滚动运动，将这些参数设置为W₀＝0.24π(rad)、w_max＝0.4π(rad)、w_min＝0.2π(rad)、n_w＝5种、A_s＝π(rad)。

2.根据权利要求1所述的一种机械臂的H∞控制方法，其特征在于：基底相对于原点做单自由度旋转运动，机械臂相对于振荡基底做起伏和摇摆运动。

3.根据权利要求1所述的一种机械臂的H∞控制方法，其特征在于：在虚拟线性中，对系统影响最大的惯性矩阵的不确定性采用显式建模。

4.根据权利要求1所述的一种机械臂的H∞控制方法，其特征在于：加权函数w_s包括高通加权函数w_u和高通加权函数w_n，对于评价性能指标u，选择高通加权函数w_u来抑制控制输入中的高频成分，对于噪声输入n和加性模型不确定性，选择高通加权函数w_n。