[发明专利]一种两关节机器人跟踪模糊控制设计方法

权利要求书

1.一种两关节机器人跟踪模糊控制设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，搭建两关节机器人系统，所述两关节机器人系统包括两台永磁直流电机、第一关节和第二关节，所述第一关节和所述第二关节铰接，且两台所述永磁直流电机分别驱动所述第一关节和所述第二关节进行旋转；

S2，根据动力学原理，建立所述两关节机器人系统的数学模型，所述数学模型属于一个具有强耦合的非线性系统；中,所述两关节机器人系统的数学模型为：

其中，θ＝[θ₁ θ₂]^T，ω＝[ω₁ ω₂]^T，

u₁、u₁分别为两个电动机的电枢电压；ω₁、ω₂分别为两个电机的角加速度，θ₁、θ₂分别为两个电机的角速度，T_m1、T_m2分别为两个电磁转矩；l₁、l₂分别为第一关节与第二个关节的臂长，l_g1、为第一关节到该关节臂质心的距离，l_g2为第二个关节到该关节臂质心的距离；m₁、m₂分别为第一关节臂的质量和第二关节臂的质量；I₁、I₂分别为第一关节臂的瞬时惯性和第二个关节臂的瞬时惯性；B_m1、B_m2分别为两个电动机的粘滞系数；

S3，基于所述数学模型以及模糊模型的表达方法，将所述非线性系统转化为模糊系统；

S4，基于所述两关节机器人系统的测量信号，设计追踪模糊输出反馈控制器；

S5，设计δ算子模糊滤波器，用于过滤测量噪声。

2.根据权利要求1所述的两关节机器人跟踪模糊控制设计方法，其特征在于，还包括：对两关节机器人的末端进行位置建模，得到：

3.根据权利要求2所述的两关节机器人跟踪模糊控制设计方法，其特征在于，步骤S3中，定义以下的测量变量作为所述模糊系统的前件变量：

θ₁,θ₂,cosθ₁,cosθ₂,sinθ₁,sinθ₂,

4.根据权利要求3所述的两关节机器人跟踪模糊控制设计方法，其特征在于，所述非线性系统通过δ算子T-S模糊模型表示为：

其中，x(t)＝[θ₁ θ₂]^T，z(t)＝[X Y]^T代表两关节机器人的末端坐标，α_i(t)为T-S模糊系统的隶属度函数，{A_i，B_i，C_i，D_i}为两关节系统矩阵，u(t)为输入的电枢电压，ω(t)为输出通道的扰动信号，z(t)为系统的调控输出信号。

5.根据权利要求4所述的两关节机器人跟踪模糊控制设计方法，其特征在于，步骤S4中，所述追踪模糊输出反馈控制器的构造如下：

其中，K_i为系统的控制器增益，y_d为两关节机器人的平面坐标参考状态，且假定y_d＝0。

6.根据权利要求5所述的两关节机器人跟踪模糊控制设计方法，其特征在于，将所述追踪模糊输出反馈控制器的公式(4)代入到模糊模型的公式(3)，得到所述追踪模糊输出反馈控制器的闭环模糊控制系统：

其中，