[发明专利]一种攀爬机器人闭环控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种攀爬机器人闭环控制方法及系统，该方法包括：根据攀爬机器人模型确定攀爬机器人的速度动力学模型；根据所述速度动力学模型确定攀爬机器人的期望运动轨迹；根据所述期望运动轨迹和实际运动轨迹确定攀爬机器人的状态变量的误差；利用浸入与不变性原理，根据所述状态变量的误差确定估计误差、参量函数、虚拟输入函数和额外项；利用浸入与不变性原理，根据所述状态变量的误差、所述攀爬机器人模型和所述估计误差确定自适应律函数；根据所述参量函数、所述虚拟输入函数、所述额外项和所述自适应律函数确定控制器的控制输入；所述控制输入用于控制所述攀爬机器人的运动速度及运动方向。本发明能够实现对机器人运动轨迹的稳定控制。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，特别是涉及一种攀爬机器人闭环控制方法及系统。

背景技术

现有的机器人控制器一般采用自适应律控制被控对象未知结构参数的估计误差，然而此方法需要构建复杂的Lyapunov函数使被控系统趋于稳定，并且传统的自适应控制灵活性和稳定性都较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种攀爬机器人闭环控制方法及系统，以实现对机器人运动轨迹的稳定控制。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种攀爬机器人闭环控制方法，包括：

根据攀爬机器人模型确定攀爬机器人的速度动力学模型；

根据所述速度动力学模型确定攀爬机器人的期望运动轨迹；

根据所述期望运动轨迹和实际运动轨迹确定攀爬机器人的状态变量的误差；

利用浸入与不变性原理，根据所述状态变量的误差确定估计误差、参量函数、虚拟输入函数和额外项；

利用浸入与不变性原理，根据所述状态变量的误差、所述攀爬机器人模型和所述估计误差确定自适应律函数；

根据所述参量函数、所述虚拟输入函数、所述额外项和所述自适应律函数确定控制器的控制输入；所述控制输入用于控制所述攀爬机器人的运动速度及运动方向。

可选的，所述根据攀爬机器人模型确定攀爬机器人的速度动力学模型，具体包括：

根据攀爬机器人模型确定攀爬机器人质心的速度和攀爬机器人质心的转动角速度；所述攀爬机器人质心的速度包括质心沿x轴的速度分量和质心沿y轴的速度分量；

根据所述速度和所述转动角速度确定攀爬机器人的速度动力学模型。

可选的，所述根据所述速度动力学模型确定攀爬机器人的期望运动轨迹，具体包括：

根据如下公式确定所述攀爬机器人的期望运动轨迹：

其中，为x轴速度分量的期望值，为y轴速度分量的期望值，为转动角速度的期望值，θ_d为机器人速度方向与x轴的期望夹角，u_1d(t)为第一控制输入的期望值，u_2d(t)为第二控制输入的期望值。

可选的，所述根据所述期望运动轨迹和实际运动轨迹确定攀爬机器人的状态变量的误差，具体包括：

根据如下公式确定所述攀爬机器人的状态变量的误差：