[发明专利]基于快速终端滑模的遥操作机器人固定时间控制方法有效

申请号：	201510846957.2	申请日：	2015-11-27
公开（公告）号：	CN105319972B	公开（公告）日：	2018-06-08
发明（设计）人：	华长春;杨亚娜	申请（专利权）人：	燕山大学
主分类号：	G05B13/04	分类号：	G05B13/04
代理公司：	秦皇岛一诚知识产权事务所(普通合伙) 13116	代理人：	续京沙
地址：	066004 河北省***	国省代码：	河北;13
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摘要：	本发明涉及遥操作机器人同步控制技术领域，具体公开了一种基于快速终端滑模的遥操作机器人固定时间控制方法包括分别选取主机器人和从机器人组成遥操作系统，并分别测量主机器人和从机器人的系统参数，在线测量主机器人和从机器人的位置信息，并得到主机器人和从机器人的速度信息，设计快速终端滑模面，基于设计的快速终端滑模面，利用主机器人和从机器人的系统参数设计自适应固定时间控制器，利用李雅普诺夫方程给出参数自适应律、控制器参数及滑模面参数与系统收敛时间的关系式，从而根据实际应用对系统收敛时间的要求以及系统参数与系统收敛时间的关系式来确定控制器参数和滑模面参数。本发明弥补了现有遥操作机器人系统控制方法在控制速度和控制精度上的不足。
搜索关键词：	从机器人遥操作机器人快速终端滑模面收敛控制器参数时间控制系统参数滑模同步控制技术系统参数设计参数自适应时间控制器遥操作系统速度信息系统控制在线测量自适应测量应用
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【主权项】：

一种基于快速终端滑模的遥操作机器人固定时间控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.分别选取主机器人和从机器人组成遥操作系统，并分别测量主机器人和从机器人的系统参数；S2.在线测量主机器人和从机器人的位置信息，并得到主机器人和从机器人的速度信息，设计快速终端滑模面；S3.基于设计的快速终端滑模面，利用主机器人和从机器人的系统参数设计自适应固定时间控制器；S4.利用李雅普诺夫方程给出参数自适应律、控制器参数及滑模面参数与系统收敛时间的关系式，进而根据实际应用对系统收敛时间的要求以及系统参数与系统收敛时间的关系式来确定控制器参数和滑模面参数，从而最终完成整个自适应固定时间控制器的设计；其中对于机械臂系统，所述步骤S1中的系统参数包括：杆的长度和质量信息，以及根据杆的长度和质量信息分别计算出的主机器人和从机器人的惯性矩阵、哥氏力、离心力矩阵、雅可比矩阵和重力项；主机器人和从机器人的惯性矩阵、哥氏力、离心力矩阵和重力项的计算均基于任务空间，需利用雅可比矩阵及其逆进行计算，基于关节空间的动力学模型为

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其中，m表示主机器人，s表示从机器人，q_m(t),q_s(t)∈Rⁿ为关节位移矩阵，为关节速度矩阵，M_m(q_m)，M_s(q_s)∈R^n×n为正定的惯性矩阵，为哥氏力和离心力的矩阵，G_m(q_m),G_s(q_s)∈Rⁿ为重力扭矩，F_h∈Rⁿ和F_e∈Rⁿ分别为人类操作者施加的力和环境施加的力，J_m(q_m)和J_s(q_s)表示雅可比矩阵，τ_m∈Rⁿ和τ_s∈Rⁿ为提供的控制扭矩，利用任务空间与关节空间之间的关系x_m＝h_m(q_m),x_s＝h_s(q_s)得到

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[发明专利]基于快速终端滑模的遥操作机器人固定时间控制方法有效

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