[发明专利]基于工业互联网的机械臂复合容错控制器系统

权利要求书

1.一种工业机械臂的复合容错控制器的确定方法，其特征在于，包括：

针对系统参数不确定度和执行器出现的恒偏差误差，确定扩张状态观测器；

针对执行器出现的恒定增益故障，确定故障扰动观测器；所述故障扰动观测器设置有自适应更新律；

基于障碍李雅普诺夫函数，设计复合控制律；

基于所述扩张状态观测器、所述扩张状态观测器、所述复合控制律，构建基于工业机械臂动力学模型的复合容错控制器；所述复合容错控制器用于对所需轨迹进行精确跟踪。

2.根据权利要求1所述的一种工业机械臂的复合容错控制器的确定方法，其特征在于，所述针对系统参数不确定度和执行器出现的恒偏差误差，确定扩张状态观测器，具体包括：

在工业机械臂动力学模型建立过程中，将执行器出现的恒偏差误差分解为扰动模型，以使系统参数不确定度和执行器出现的恒偏差误差表示为d＝-τ_d+f_u，进而确定扩张状态观测器；

所述扩张状态观测器表示为：

其中，z₃用于实时估计当前时刻非线性系统的总扰动；所述非线性系统的为工业机械臂系统。

3.根据权利要求1所述的一种工业机械臂的复合容错控制器的确定方法，其特征在于，所述故障扰动观测器表示为：

4.根据权利要求1所述的一种工业机械臂的复合容错控制器的确定方法，其特征在于，所述复合容错控制器表示为：

5.一种工业机械臂的复合容错控制器的确定系统，其特征在于，包括：

扩张状态观测器确定模块，用于针对系统参数不确定度和执行器出现的恒偏差误差，确定扩张状态观测器；

故障扰动观测器确定模块，用于针对执行器出现的恒定增益故障，确定故障扰动观测器；所述故障扰动观测器设置有自适应更新律；

复合控制律设计模块，用于基于障碍李雅普诺夫函数，设计复合控制律；

复合容错控制器构建模块，用于基于所述扩张状态观测器、所述扩张状态观测器、所述复合控制律，构建基于工业机械臂动力学模型的复合容错控制器；所述复合容错控制器用于对所需轨迹进行精确跟踪。

6.一种工业机械臂的复合容错控制方法，其特征在于，包括：

采用扩张状态观测器实时估计当前时刻非线性系统出现总扰动时的第一补偿系数；所述总扰动包括系统参数不确定度扰动和执行器出现的恒偏差误差扰动；

采用故障估计观测器实时估计当前时刻非线性系统的执行器出现恒定增益故障时的第二补偿系数；所述故障扰动观测器设置有自适应更新律；

基于障碍李雅普诺夫函数设计的复合控制律，采用所述第二补偿系数对非线性系统中的执行器进行补偿，采用第一补偿系统对工业机械臂模型进行补偿，以实现对期望轨迹的精确跟踪；所述非线性系统为工业机械臂系统。

7.一种工业机械臂的复合容错控制器，其特征在于，包括：

扩张状态观测器，用于实时估计当前时刻非线性系统出现总扰动时的第一补偿系数；所述总扰动包括系统参数不确定度扰动和执行器出现的恒偏差误差扰动；

故障估计观测器，用于实时估计当前时刻非线性系统的执行器出现恒定增益故障时的第二补偿系数；所述故障扰动观测器设置有自适应更新律；

控制单元，用于基于障碍李雅普诺夫函数设计的复合控制律，采用所述第二补偿系数对非线性系统中的执行器进行补偿，采用第一补偿系统对工业机械臂模型进行补偿，以实现对期望轨迹的精确跟踪；所述非线性系统为工业机械臂系统。

8.一种基于工业互联网的多工业机械臂控制系统，其特征在于，包括：PLC控制器、PROFINET现场总线以及权利要求7所述的复合容错控制器；其中，每个工业机械臂设置有一个复合容错控制器；

所述PLC控制器，通过PROFINET现场总线与每个所述复合容错控制器连接以控制多个工业机械臂协同工作。

9.根据权利要求8所述的基于工业互联网的多工业机械臂控制系统，其特征在于，还包括：PROFINET监控器；

PLC控制器、PROFINET监控器通过PROFINET现场总线相互通信。