[发明专利]一种携带冗余度机械臂的飞行机器人控制系统设计方法

摘要

本发明公开了一种携带冗余度机械臂的飞行机器人控制系统设计方法，针对六旋翼飞行器自适应稳定飞行控制器和冗余度机械臂控制器两方面的设计，主要包括下述步骤：根据飞行实时运行数据，对携带冗余度机械臂的飞行机器人进行动力学建模，然后根据建模方程，设计位置、高度和姿态控制器，并且采用基于李雅普诺夫稳定性原理的后推方法，进行轨迹跟踪处理，然后再进行自适应处理，即可完成飞行器自适应稳定飞行控制器的设计；对于冗余度机械臂运动规划控制器，采用机械臂运动规划方案设计和二次规划设计。本发明方法的自适应后推设计方法，可快速、准确、实时跟踪飞行器的目标轨迹，并提高了系统的鲁棒性和稳定性。

主权项

1.一种携带冗余度机械臂的飞行机器人控制系统设计方法，是针对六旋翼飞行器自适应稳定飞行控制器和冗余度机械臂控制器两方面的设计,其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、根据飞行机器人上所搭载的姿态传感器以及相应的高度与位置传感器所获取到的飞行机器人自身的飞行实时运行数据，对携带冗余度机械臂的飞行机器人进行动力学建模；S2、根据步骤S1建立的飞行机器人动力学方程，设计水平位置控制器、高度控制器、以及姿态控制器，从系统最低阶次微分方程开始引入虚拟控制量，采用基于李雅普诺夫稳定性原理的后推方法，设计满足系统稳定要求和误差收敛要求的虚拟控制，从而确定各个控制器的虚拟控制量；S3、根据步骤S2获得的各个控制器的控制量，并通过选取相应的李雅普诺夫函数，求解扰动自适应率，然后对飞行机器人质量进行在线估计，采用基于李雅普诺夫稳定性原理的后推方法，确定质量自适应率，即完成飞行机器人自适应稳定飞行控制器的设计；S4、根据冗余度机械臂控制器的设计需求，设计冗余度机械臂运动规划控制器，具体包括机械臂运动规划方案设计和二次规划设计，通过冗余度机械臂逆运动学实现冗余度机械臂的运动规划方案设计，再根据不同的设计目的和指标要求，将冗余度机械臂逆运动学问题转换为受约束的时变凸二次规划问题，并将求解结果作为机械臂的关节角状态，控制飞行机器人完成相应的控制任务。