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专利号: 2018104606413
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:

1.一种基于交叉耦合的多机械臂系统有限时间参数辨识与位置同步控制方法,其特征在于,所述控制方法包括以下步骤:步骤1,建立多机械臂动力学模型;

一个由n个m关节的多机械臂动力学系统模型表示成如下形式:其中n为机械臂的数量,m为每个机械臂的关节数量,分别为机械臂的关节角位置矢量,速度矢量和加速度矢量,M(q)=diag([M1(q)  …  Mn(q)])为机械臂的正定惯性矩阵,表示离心力和哥氏力矩阵,为作用在关节上的重力矢量, 为关节控制输入力矩矢量;

步骤2,定义多机械臂跟踪误差、同步误差及交叉耦合误差,过程如下:

2.1,定义多机械臂跟踪误差e为:e=qd‑q         (2)其中, 为关节角位置误差, 为期望的关节角位置矢量;

2.2,定义多机械臂同步误差ε为:ε=Te     (3)其中 I为单位对

角阵;

2.3,定义多机械臂交叉耦合误差E为:E=e+βε=Ae      (4)其中 A=I+βT是耦合系数矩阵,β=diag([β1 … βn])代表同步系数,且为正定矩阵;

步骤3,设计自适应有限时间参数估计律和控制器,过程如下:

3.1,设计终端滑模面为:γ‑1 γ‑2

其中 λ1>0为控制参数,l1=(2‑γ)μ ,l2=(γ‑1)μ ,0<γ<1为常数,μ>0是一个小的正数,辅助矩阵 和其微分形式 的表示形式为:

3.2,定义辅助矩阵 回归矩阵 如下:其中 是已知的回归矩阵,θ是未知的参数;

由式(1),式(5),式(7)和式(8)得:其中

由式(8)和式(9)得:

3.3,将回归矩阵 进行如下滤波操作:其中 和τf分别是 和τ滤波后的变量,k是调节参数;

由式(10)和式(11)得:其中 为 滤波后的变量;

3.4,定义两个动态方程P和Q如下:其中,l是调节参数;P(0)、Q(0)分别是P和Q的初值;

由式(13)得:

3.5,由式(12)和式(14)得到关于参数误差的信息:Q=Pθ         (15)其中 为θ的估计值,为估计误差;

3.6,设计自适应参数估计律为:其中Γ>0,κ>0为自适应增益矩阵,0<ρ<1为常数;

3.7,设计自适应控制器为:其中K>0为控制器参数;

3.8,设计李雅普诺夫函数为:对V求导得:

将式(9)和式(17)‑(18)代入式(20),得到 其中λmax(·)和λmin(·)为对应矩阵的最大和最小特征值,由此判定系统是稳定的,并且状态量在有限时间内收敛。