[发明专利]机器人伺服的滑膜变结构控制方法及装置

说明书

本申请实施例提供一种机器人伺服的滑膜变结构控制方法及装置，方法包括：建立伺服系统的被控对象传递函数及三阶滑膜变结构控制模型；采用电流传感器和位置传感器采集电机电流及实时位置、速度反馈；根据指令和反馈信息计算误差及误差的一二阶微分；根据误差状态计算切换面函数s；根据切换面函数s及选取的趋近率，计算变结构控制律输出U；本申请能够根据电流、转速、位置反馈信息构造滑动面切换函数，然后根据切换函数计算控制器的输出，施加在被控对象上，完成闭环控制。

技术领域

本申请涉及机器人领域，具体涉及一种机器人伺服的滑膜变结构控制方法及装置。

背景技术

随着工业机器人应用领域的不断扩大以及现代工业的快速发展，人们对工业机器人性能的要求越来越高，以进一步提高生产效率和产品质量，因此高速、高精度成为目前机器人伺服控制的发展趋势。

工业机器人系统是一个强非线性、强耦合的复杂系统，要想提高工业机器人的跟踪精度，须提高运动伺服控制性能，解决谐波减速器、力传感器等引入的关节柔性及摩擦力扰动等问题。

目前机器人伺服主要采用三环串级PID控制方法，该方法存在以下几方面不足：1)位置环为防止超调，一般采用单比例控制器，稳态精度差。2)PID控制对系统参数摄动、外部参数变化的适应性差。3)无法针对系统的不确定性和模型的不确定性保持优异的动态性能。

发明内容

针对现有技术中的问题，本申请提供一种机器人伺服的滑膜变结构控制方法及装置，能够根据电流、转速、位置反馈信息构造滑动面切换函数，然后根据切换函数计算控制器的输出，施加在被控对象上，完成闭环控制。

为了解决上述问题中的至少一个，本申请提供以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种机器人伺服的滑膜变结构控制方法，包括：

建立伺服系统的被控对象传递函数及三阶滑膜变结构控制模型；

采用电流传感器和位置传感器采集电机电流及实时位置、速度反馈；

根据指令和反馈信息计算误差及误差的一二阶微分；

根据误差状态计算切换面函数s；

根据切换面函数s及选取的趋近率，计算变结构控制律输出U。

进一步地，所述建立伺服系统的被控对象传递函数，包括：

建立伺服系统的被控模型传递函数为：

其中：R为电机相电阻，L为电机相电感，K_t为转矩常数， K_e为反电动势系数，J为转子惯量。

进一步地，所述根据指令和反馈信息计算误差及误差的一二阶微分，包括：

系统控制周期为50us，定义系统误差为e，每个周期内采集位置θ、速度 v(s)、电流反馈I(s)信号，使用x₁,x₂，x₃分别表示误差及误差的一二阶微分，结合指令P(t)可计算如下：

x₁＝e＝P(t)-B_pθ(t)

进一步地，所述根据切换面函数s及选取的趋近率，计算变结构控制律输出U，包括：

根据误差项，选取切换面函数s＝f(x₁,x₂,x₃)＝c₁x₁+c₂x₂+x₃，设计趋近率函数为：