[发明专利]基于鲁棒自适应控制算法的书法及雕刻机器人控制方法有效
申请号: | 201810228368.1 | 申请日: | 2018-03-20 |
公开(公告)号: | CN108326857B | 公开(公告)日: | 2023-04-07 |
发明(设计)人: | 刘秀兰;宋永端;张天凤;赖俊峰;李书浩 | 申请(专利权)人: | 迪比(重庆)智能科技研究院有限公司 |
主分类号: | B25J9/16 | 分类号: | B25J9/16 |
代理公司: | 重庆信航知识产权代理有限公司 50218 | 代理人: | 吴彬 |
地址: | 401233 重*** | 国省代码: | 重庆;50 |
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摘要: | 本发明公开了一种基于鲁棒自适应控制算法的书法及雕刻机器人控制方法,包括:步骤1:建立三自由度书法及雕刻机器人的动力学模型,根据动力学方程估算各关节的惯性力矩项H、向心力和哥氏力矩项C、重力矩项G,最后得出各关节的力矩估算公式,步骤2:设计鲁棒自适应控制器;步骤3:将控制器U计算出的指令发送给三自由度书法及雕刻机器人的关节执行器,控制机器人输出跟踪理想的轨迹。本发明基于鲁棒自适应控制算法的书法及雕刻机器人控制方法,能够在有未知执行器故障且具有未知外界干扰的情况下,保证机器人的输出跟踪理想轨迹,跟踪误差能快速收敛到理想范围内,控制精度高,且能保证机器人任意误差的瞬态性能。 | ||
搜索关键词: | 基于 自适应 控制 算法 书法 雕刻 机器人 方法 | ||
【主权项】:
1.一种基于鲁棒自适应控制算法的书法及雕刻机器人控制方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:建立三自由度书法及雕刻机器人的动力学模型,根据动力学方程估算各关节的惯性力矩项H、向心力和哥氏力矩项C、重力矩项G,最后得出各关节的力矩估算公式:其中G2=m1l1c2+m2l1c2+m2l2c23,G3=m2l2c23,Ffri是机器人的静态或者动态摩擦力,Fdis是机器人系统的外部干扰;q1是机器人底座关节的转动转动角度,q2是机器人大臂关节的转动角度,q3是机器人小臂关节的转动角度;上式中,ci=cos(qi),cij=cos(qi+qj),si=sin(qi),sij=sin(qi+qj),li是机器人第i关节轴的长度,mi是机器人第i关节轴的质量,Ii为机器人第i关节轴的转动惯量,i=1,2,3,i为1时对应机器人的底座关节轴,i为2时对应机器人的大臂关节轴,i为3时对应机器人的小臂关节轴;qi中i的取值为1,2,3,qj中j的取值为1,2,3;t为时间变量;式中Ua为电机实际输入转矩,由于模型中可能会存在意外的执行器故障,因此设计的控制器的输入信号U和电机实际输入转矩Ua不再相同,而是存在如下关系:Ua=ρU+Up,其中:ρ是健康因子,其取值范围为:0<ρ<1;Up是控制信号中的不可控部分,可以为任意有界函数;因此在执行器故障情况下,控制器的数学模型为:步骤2:设计鲁棒自适应控制器,跟踪误差当误差大于PPB作用范围即t>ta时,ta为误差等于给定范围的时间点,设计监督控制器将误差衰减至PPB作用范围内;引入中间误差其中λ1>0,常数λ1的值由设计者给定;控制器自适应律其中,常数k1>0,μ1>0,两者的值均由设计者给定;当误差小于PPB作用范围即t<ta时,设计基于PPB的鲁棒自适应容错控制器,保证系统的瞬态性能,即其中,ν和分别表示给定的上边界和下边界,f=[f(0)‑f(∞)]e‑ιt是给定的性能函数,定义ei=fΓ(ξi),是个严格递增函数,其中,因此ξ可由e表示,ξ=[ξ1,ξ2,ξ3]T,i=1,2,3;引入中间误差式中,r=diag{r1,r2,r3},,m=diag{m1,m2,m3},λ2>0,常数λ2的值由设计者给定;控制器自适应律其中,式中常数k2>0,μ2>0均由设计者给定;步骤3:将控制器U计算出的指令发送给三自由度书法及雕刻机器人的关节执行器,控制机器人输出跟踪理想的轨迹。
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