[发明专利]基于多智能体可重构模块化柔性机械臂轨迹跟踪控制方法

摘要

基于多智能体可重构模块化柔性机械臂轨迹跟踪控制方法涉及可重构模块化柔性机械臂控制领域，其将可重构模块化柔性机械臂动力学模型描述为一个交联关节智能体子系统的集合，实现单关节智能体柔性机械臂系统的建模；利用重新定义输出的思想，将关节电机转角和柔性模态变量的线性组合作为柔性机械臂系统的输出，通过输入输出线性化，将单关节柔性机械臂系统分解为输入输出子系统和零动态子系统两部分。本发明将零动态子系统在平衡点近似线性化，通过合理选择重新定义系统输出的设计参数，使柔性机械臂系统的零动态子系统在平衡点附近渐进稳定，从而保证整个柔性机械臂系统的渐近稳定，以此来满足机械臂子系统对期望轨迹的跟踪要求。

主权项

1.基于多智能体可重构模块化柔性机械臂轨迹跟踪控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一、第i个关节智能体重新定义的系统输出模块根据信号采集与调理模块检测到可重构模块化柔性机械臂的各关节转角和柔性模态，求得第i个关节智能体重新定义的系统输出实际值zi，i为自然数，i＝1,2,…,n；步骤二、第i个关节智能体期望轨迹模块根据给定的柔性臂关节转角参考值θdi，计算求得第i个关节智能体重新定义的系统输出期望轨迹zid；步骤三、柔性模态变化率观测器模块根据信号采集与调理模块检测到可重构柔性机械臂的关节转角、关节转角变化率以及柔性模态，通过采用自适应动态滑模控制策略以及不确定项及干扰的自适应变化率，计算求得柔性模态变化率的估计值；步骤四、建立可重构模块化柔性机械臂第i个关节智能体的动力学模型，将关节电机转角和柔性模态变量的线性组合作为单关节柔性机械臂系统的输出，通过输入输出线性化，将系统分解为输入输出子系统和零动态子系统两部分；步骤五、针对第i个关节智能体的输入输出子系统，根据信号采集与调理模块检测到可重构柔性机械臂的关节转角、关节转角变化率以及柔性模态、步骤一获得的第i个关节智能体重新定义的系统输出实际值与步骤二获得的第i个关节智能体重新定义的系统输出期望轨迹二者的差值、步骤三获得的柔性模态变化率估计值和不确定项及干扰项变化率的自适应估计值，设计干扰观测器，获得系统中不确定项及干扰的估计值及z_i2的估计值并提出基于干扰观测器的二阶滑模控制策略，实现在系统存在干扰及参数不确定情况下对期望轨迹的跟踪；针对n个关节智能体组装重构机械臂的情况，基于多智能体理论修订滑模控制策略，实现n关节可重构模块化柔性机械臂输入输出子系统状态对期望参考轨迹的跟踪；步骤六、将第i个关节智能体的零动态子系统在平衡点近似线性化，以保证Ai(λ0i,λ1i)的特征值严格在复平面的左半平面，且以矩阵Ai(λ0i,λ1i)的最大特征值与最小特征值的差值最小为目标，选择步骤五中控制器用到的重新定义系统输出的设计参数，保证整个柔性机械臂系统快速的跟踪期望的参考轨迹。