[发明专利]一种应用于气驱软体机器人的滑模变结构控制方法

权利要求书

1.一种应用于气驱软体机器人的滑模变结构控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对气驱软体机器人的非线性时变系统模型的输入和输出进行解耦；所述气驱软体机器人的非线性时变系统模型为：

其中，y分别为所述气驱软体机器人的加速度、速度和位移；

m为软体机器人的质量，g为重力加速度；

b(P)为所述气驱软体机器人的阻尼系数，b(P)＝b₀+b₁*P；

k(P)为所述气驱软体机器人的弹性系数，k(P)＝k₀+k₁*P；

f(P)为所述气驱软体机器人的舒张力，f(P)＝f₀+f₁*P；

其中，P为气压，b₀，b₁分别为阻尼系数线性曲线的截距和斜率，k₀，k₁分别为弹性系数线性曲线的截距和斜率，f₀，f₁分别为舒张力线性曲线的截距和斜率；

即，所述气驱软体机器人的非线性时变系统模型为：

S2：设计基于指数趋近律的应用于气驱软体机器人的滑模变结构控制方法；包括：

对于气驱软体机器人的非线性时变系统：

其中，f为所述气驱软体机器人的非线性时变系统模型的动态部分，其具体为：

F＝F(x₁,x₂)

其中，为所述气驱软体机器人的非线性时变系统模型的动态部分f的观测值或估计值，F则为所述气驱软体机器人的非线性时变系统模型的有界函数；

所述气驱软体机器人的非线性时变系统模型的控制律u：

其中，ε表示所述气驱软体机器人的非线性时变系统模型的状态趋近于滑动平面的速率，s为滑动平面；

所述气驱软体机器人的非线性时变系统模型的滑动条件为：

其中，η为大于零的常数；

整理得到：

即，

令：

其中，-τs即为指数趋近项，其解为s＝s(0)e^-τs。

2.如权利要求1所述的应用于气驱软体机器人的滑模变结构控制方法，其特征在于，

对输入和输出进行解耦包括：有界函数B(t)为：

其中，B_min和B_max为所述有界函数的下界和上界；

则所述有界函数B(t)的几何平均值为：

且应当满足如下条件：

3.如权利要求2所述的应用于气驱软体机器人的滑模变结构控制方法，其特征在于，选取所述气驱软体机器人的非线性时变系统模型的状态变量为：

x₁＝y,

4.如权利要求3所述的应用于气驱软体机器人的滑模变结构控制方法，其特征在于，滑动平面为：

其中，x_d为期望输入，为期望输入与实际输出之间的误差，λ为固定常数。

5.如权利要求4所述的应用于气驱软体机器人的滑模变结构控制方法，其特征在于，s＝0时所述气驱软体机器人的非线性时变系统模型的控制输入需要通过求解获得，即控制输入表达式为：

其中，被为等价控制输入。

6.如权利要求5所述的应用于气驱软体机器人的滑模变结构控制方法，其特征在于，所述输入表达式为：

7.如权利要求1-6任一所述的应用于气驱软体机器人的滑模变结构控制方法，其特征在于，还包括构建仿真试验系统对所述气驱软体机器人的滑模变结构控制方法进行验证。

8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一所述方法的步骤。