[发明专利]一种欠驱动双耦合电机的滑模控制方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种欠驱动双耦合电机的滑模控制方法。它是针对欠驱动双耦合电机系统给出的一种滑模控制设计方法，属于自动控制技术领域。

(二)背景技术

双耦合电机控制系统是特殊机械手的一种结构形式，是典型的欠驱动系统。欠驱动系统是指系统的独立控制变量个数小于系统自由度个数的一类非线性系统，在节约能量、降低造价、减轻重量、增强系统灵活度等方面都较完全驱动系统优越。简单的说就是输入比要控制的量多的系统。欠驱动系统结构简单，便于进行整体的动力学分析和试验。同时由于系统的高度非线性、参数摄动、多目标控制要求及控制量受限等原因，欠驱动系统又足够复杂，便于研究和验证各种算法的有效性。当驱动器故障时，可能使完全驱动系统成为欠驱动系统，欠驱动控制算法可以起到容错控制的作用。从控制理论的角度看，欠驱动系统控制输入的限制是具有挑战性的控制问题，研究欠驱动机械系统的控制问题有助于非完整约束系统控制理论的发展。

近年来，滑模控制方法因其所具有的优良特性而受到越来越多的重视，该方法通过自行设计所需的滑模面和等效控制律，能快速响应输入的变换，而对参数变换和扰动不敏感，具有很好的鲁棒性，且物理制作简单。滑模控制逐渐引起了学者们的重视，其最大优点是滑动模态对加在系统上的干扰和系统的摄动具有完全的自适应性，而且系统状态一旦进入滑模运动，便快速地收敛到控制目标，为不确定性系统的鲁棒性设计提供了一种有效途径。本发明采用滑模控制方法，有效地实现了欠驱动双耦合电机系统的鲁棒控制。

(三)发明内容

1、发明目的：

本发明的目的是提供一种欠驱动双耦合电机的滑模控制方法，该方法设计欠驱动双耦合电机的滑模控制器，实现跟踪的高精度控制，并且达到快速稳定系统的设计要求，从而更有效地实现欠驱动系统的鲁棒控制。

2、技术方案

为了达到上述目的，本发明结合流程框图1中的步骤，具体介绍该设计方法的技术方案。

本发明一种欠驱动双耦合电机的滑模控制方法，该方法具体步骤如下：

步骤1：欠驱动双耦合电机系统分析与建模

本发明所针对的系统是欠驱动双耦合电机系统，工作原理如图2所示。系统的工作原理是：驱动器通过齿轮传递控制负载的转动角度。根据动力学方程，对欠驱动双耦合电机系统进行分析，便可得到其数学模型如下：

J1θ··2+c12θ·2+k(θ2-gr-1θ1)=0]]>(1)