[发明专利]固态酿酒翻曲机械手神经网络滑模自适应控制方法

说明书

本发明公开了一种固态酿酒翻曲机械手神经网络滑模自适应控制方法，包括以下步骤：S1：建立包括n个关节的翻曲机械手动力学模型；S2：将所述翻曲机械手动力学模型转化为无量纲动力学方程，并将所述无量纲动力学方程转换为状态空间方程，得到需要的控制变量；S3：建立翻曲机械手的神经网络滑模控制系统，设计基于线性反馈的滑模控制系统的控制律，将所述控制变量作为所述控制律的输入，对翻曲机械手进行自适应控制；S4：验证翻曲机械手神经网络滑模自适应控制的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种固态酿酒翻曲机械手神经网络滑模自适应控制方法。

背景技术

针对曲房的搬运以和翻转的自动化设备不高，且翻曲机械手处于悬挂式， 因此在高速重载的情况下，机械手的抖动较大。

随着机械手技术的发展,机械手应用于白酒酿造以及翻曲中来代替白酒酿 造过程中人类劳动。翻曲机械手采用关节型，是一种非线性、多输入的串联结 构机械手。通过各个关节伺服控制来实现翻曲机械手末端执行器的控制。

关节伺服系统是一个高度非线性的系统，运动过程中常存在干扰因素，建 立其精确的运动控制模型比较困难，为了解决上述问题PID、自适应控制、滑 模控制等应用机械手控制中。

公开号为CN104889997A的发明公开了一种固态酿造翻曲高精度定位的机 械手控制系统及方法，该系统包括主控制器、摄像机、激光测距仪、电源模块、 第一光电传感器、第二光电传感器和分控制器；公开号为CN205774444U的实 用新型专利公开了一种丝杆传动型曲房翻曲夹持机构；公开号为CN 205802429 U的实用新型专利公开了一种四连杆机构型曲房翻曲夹持机构，包括机架和若 干对夹持板，所述机架上水平安装导轨。以上专利均未对翻曲机械手抖振以及 控制策略涉及。

发明内容

本发明的目的是提供一种固态酿酒翻曲机械手神经网络滑模自适应控制方 法，以解决现有滑模控制中存在的抖振现象的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种固态酿酒翻曲机械手神经网络滑模 自适应控制方法，包括以下步骤：

S1：建立包括n个关节的翻曲机械手动力学模型；

S2：将所述翻曲机械手动力学模型转化为无量纲动力学方程，并将所述无 量纲动力学方程转换为状态空间方程，得到需要的控制变量；

S3：建立翻曲机械手的神经网络滑模控制系统，设计基于线性反馈的滑模 控制系统的控制律，将所述控制变量作为所述控制律的输入，对翻曲机械手进 行自适应控制；

S4：验证翻曲机械手神经网络滑模自适应控制的稳定性。

进一步地，所述步骤S1具体包括：

S11：令翻曲机械手被控对象描述方程为：

其中，b0；θ为角度；为角速度，u为控制信号输入，f_d为外加干扰信 号，和b为未知量；

S12：利用拉格朗日方法，建立包括n个关节翻曲机械手受摩擦力、未建模 态和外加的扰动的影响条件下的动力学模型：

令

则有

其中，M_n,为确定量；ΔM和为不确定量。

则包括n关节的机器人动力学模型可改写为：