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专利号: 2018101417053
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-09-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于复合积分滑模的多机械臂系统同步控制方法,其特征在于:所述控制方法包括以下步骤:步骤1,建立多机械臂系统模型,过程如下:

1.1,多机械系统臂模型

多机械臂系统包含4个单机械臂,每个单机械臂物理参数相同,其模型表示成如下形式其中,M21=M12

c=m2l1l2 sin(q2)G=[G1 G2]T

G1=(m1+m2)gl1 cos(q2)+m2gl2 cos(q1+q2)G2=m2gl2 cos(q1+q2)其中,M是机械臂惯性矩阵;C是机械臂科里奥利力与摩擦力等非线性因素构成的耦合矩阵;G是机械臂重力;x是机械臂末端执行器位置坐标;J是机械臂的雅可比矩阵;q1,q2是机械臂关节1与关节2的转角;l1,l2为机械臂关节1与关节2的长度;m1,m2是机械臂关节1与关节2的质量;g是重力加速度;j1,j2是每个关节的转动惯量;τ是输入力矩;d是作用于关节的扰动;t是系统运行时间;

1.2,将机械臂模型分解

其中,M0,C0,G0是已建模部分, 是未建模部分;则式(1)改写成其中, 是系统不确定项;

1.3,假设

||F||≤Yθ                             (4)其中,||F||是F的范数,回归参数矩阵 q=[q1 q2]T,θ=[θ0;θ1;θ2]为自适应参数;

步骤2,定义多机械臂系统跟踪误差,同步误差及耦合误差,过程如下:

2.1,定义多机械臂的跟踪误差e是其中,e=[e1 e2 e3 e4],xd=x(0)+[x(f)-x(0)](1-exp(-t))是参考轨迹,x(0)是末端执行器初始位置,x(f)是末端执行器最终位置;

2.2,定义多机械臂的同步误差e为其中, 是同步误差系数矩阵;

2.3,定义多机械臂的耦合误差E是E=e+αε=Ae                          (7)其中,A=I+αT是耦合误差系数矩阵,I是单位阵,α是正数;

步骤3,设计复合积分滑模控制器,过程如下:

3.1,设计如下复合积分滑模面

其中,c1,c2是正定矩阵,ρ1=p/q是正数且 p,q是正数,S是快速终端滑模面,表达式为其中,c3,c4是正定矩阵,0<ρ2<1;

3.2,设计输入力矩τ与参数自适应律 分别为τ=τ0+τ1+tF                           (10)其中, 是θ的估计,k1,k2>0是控制器参数,Λ1,Λ2是正定矩阵;

3.4,设计李雅普诺夫函数:

其中, 是θ的估计误差;

对V求导并将式(10)-(14)代入,得其中, 则系统是稳定的。