[发明专利]基于迭代反馈调整的工业机器人及其轨迹跟踪控制方法

权利要求书

1.一种基于迭代反馈调整的工业机器人轨迹跟踪控制方法，该工业机器人的单关节驱动控制系统表示如下：

y_p＝T_pr_p+S_pv_p

y_s＝T_s(r_p-v_p)

T_s＝T_p/G_p，S_p＝1-T_p

其中，y_p为位置环的反馈位置，y_s为速度环的反馈速度，u_s为控制输入信号，G_s为未知的速度环模型，G_p＝T/(1-z^-1)表示的是速度到位置的积分函数，T是离散周期，z是时移因子，C_s是速度环控制器，C_p为位置环控制器，T_p、T_i、T_s和S_p为控制系统模型中的中间传递函数，r_p为系统的参考位置指令，v_p为干扰信号；

其特征在于，该工业机器人轨迹跟踪控制方法包括如下步骤：

步骤1：建立单关节驱动系统的轨迹跟踪控制准则：

其中，t表示时间序列，θ_s为C_s的控制参数，θ_p为C_p的控制参数，y_d为单关节驱动系统设定的轨迹，λ为权重因子，N为数据容量；

步骤2：推导轨迹跟踪控制准则J(θ_s,θ_p)对控制器参数θ_s和θ_p的偏导数；

步骤3：通过三次迭代实验，设计参考位置指令，并采集位置反馈信号、速度反馈信号和控制输入信号，用于后续完成轨迹跟踪控制准则的偏导数信息的估测：

第一次实验：

参考位置指令设置为：

采集相应的数据：

第二次实验:

参考位置指令设置为：

采集相应的数据：

第三次实验：

参考位置指令设置为：

采集相应的数据：

其中，上标1、2、3分别表示第几次实验的数据，特别地，r¹表示设定的初始位置指令；

步骤4：估测控制准则对控制器参数的偏导数信息：

利用步骤3测取的实验数据和步骤2的推导结果，在G_s未知的情况下，估测轨迹跟踪控制准则的偏导数如下：

其中，θ＝[θ_s θ_p]^T为待设计的控制器参数矩阵，est(*)表示利用迭代实验的数据估测相应偏导数的数值，和的使用确保了偏导数估测过程信号的互相关性为零，从而消除数据噪声干扰的影响；

步骤5：根据步骤4获得的偏导数信息的估测信息，将单关节轨迹跟踪串级控制器参数的更新设定为：

其中，i表示迭代周期；γⁱ为步长，表示每次迭代更新的幅度；Rⁱ是海森矩阵，指明了迭代更新的方向；

步骤6：按照步骤3-5对工业机器人的所有关节驱动系统轨迹控制器进行优化。

2.如权利要求1所述的一种基于迭代反馈调整的工业机器人轨迹跟踪控制方法，其特征在于，位置环控制器和速度环控制器的结构定义为：

其中，和为速度环待辨识的控制器参数，和为位置环待辨识的控制器参数。