[发明专利]一种基于时延估计与模糊逻辑的机械臂轨迹跟踪控制方法

摘要

本发明公开一种基于时延估计的机械臂轨迹跟踪控制方法。该方法将自适应时延估计技术与滑模控制算法相结合，并采用模糊逻辑设计时延估计的自适应算法。时延估计技术可以有效估计系统未知的动力学特性与外界干扰，并对其进行补偿，可使控制器在不依赖被控对象动力学模型的同时，拥有较好的控制效果。采用模糊逻辑设计的自适应算法较现有自适应算法相比，具有更快的自适应速度，可以更快地跟踪机械臂工作状况的变化和外界干扰的变化，从而进一步提升机械臂的控制效果与作业性能。

主权项

1.一种基于时延估计的机械臂轨迹跟踪控制方法，用以控制n自由度串联机械臂，其中n为正整数，其特征在于，包含以下步骤：(1)建立n自由度机械臂动力学方程：式中，为机器人关节的位置矢量，为机器人关节的位置矢量关于时间的一阶导数，为机器人关节的位置矢量关于时间的二阶导数，是惯性矩阵，为向心力和哥氏力矢量，是重力矢量，是库伦摩擦力与粘性摩擦力矢量，为外干扰力矢量，为机器人各关节控制器广义输出向量；(2)将步骤(1)中给出的机械臂动力学方程改写成如下形式：其中为自适应控制参数，(3)采用时延估计的方法获得步骤(2)中的H的近似值，并用该近似值代替真实值计算控制信号：式中H_(t‑η)表示t‑η时刻的H值，τ_m,(t‑η)表示t‑η时刻的τ_m值；(4)采用滑模控制方法设计控制器，定义滑模面为：式中λ为常数控制参数，e为控制误差，为e对于时间的导数，其中控制误差由下给出：e＝θ_d‑θ式中θ_d为所跟踪的期望轨迹；机器人各关节控制器为：式中为所跟踪轨迹的两阶导数。