利索能及
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专利号: 2019106350637
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于极限学习机的混联机构自适应反步控制方法,其特征在于,包括步骤:(1)建立包含未知随机扰动的混联机构动力学模型;

(2)将未知随机扰动定义为两个集总扰动项;

(3)将包含集总扰动项的混联机构动力学模型转换为状态空间方程;

(4)构建基于极限学习机的神经网络对集总扰动项进行扰动估计;

(5)构建三阶反步控制器,进行自适应反步控制;

所述步骤(1)中,混联机构动力学模型为:

其中,x、 分别为混联机构的位置向量、速度向量、加速度向量,M(x)为正定惯性矩阵, 为离心力和哥氏力矩阵,G(x)为惯性矩阵,KT为电机转矩常数矩阵,Ic为电机电枢电流矩阵, 为电枢电流导数矩阵,L、R、KE分别为电机电感矩阵、电阻矩阵、反电动势常数矩阵,TM为电机传动比矩阵,u为电机控制电压矩阵,Δ1、Δ2分别为不匹配扰动建模不精确部分、匹配扰动建模不精确部分,w1、w2分别为外部力干扰、电机电压随机扰动;

所述步骤(5)中的三阶反步控制器,通过以混联机构各关节姿态为跟踪目标,针对三阶子系统分阶构建Lyapunov函数,每阶子系统设定虚拟控制量,同时通过神经网络对未知扰动进行补偿,将得到的电机控制电压施加到混联机构动力学模型,并将混联机构各关节姿态反馈给反步控制器,构成闭环反馈控制。

2.根据权利要求1所述的基于极限学习机的混联机构自适应反步控制方法,其特征在于,所述步骤(2)中,定义集总扰动项为:其中,d1是力/力矩控制通道中的集总扰动,为不匹配扰动;d2是电机电压控制通道中的集总扰动,为匹配扰动。

3.根据权利要求2所述的基于极限学习机的混联机构自适应反步控制方法,其特征在于,所述步骤(3)中,状态空间方程为:其中, 为系统状态变量,ic为电机电枢电流。

4.根据权利要求3所述的基于极限学习机的混联机构自适应反步控制方法,其特征在于,所述步骤(4)中,所述神经网络为:其中, 分别为不匹配扰动项的估计矩阵、匹配扰动项的估计矩阵,z为网络输入矩阵, 分别为不匹配扰动网络输出权值向量、匹配扰动网络输出权值向量,h1(z)、h2(z)分别为不匹配扰动隐层节点输出函数矩阵、匹配扰动隐层节点输出函数矩阵。