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专利号: 2021113723865
申请人: 南京师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种机械臂系统的事件触发容错控制方法,其特征在于:包含以下步骤:步骤1,确定机械臂系统的数学模型;使用了一个包含电机动力学的单连杆机械手,它由下列动力学方程控制:定义x1=q, x3=v,于是系统机械臂系统可被重新描述为:定义机械臂中的变量和参数,q为连杆的角度位置;为连杆的角速度;为连杆的加速度;D为机械惯性;B为关节处粘滞摩擦系数;N为连杆的重力;v为由电气子系统引起的转矩;

f

M为电枢电感;H为电枢电阻;L为反电动势系数;u为连杆的控制力;

控制目标是为机械臂系统构造一种在事件触发机制下的有限时间自适应控制方法,控制器中即使存在未知的执行器故障,仍然保证机械臂系统的稳定性;

步骤2,建立一种更一般的具有不确定参数和未知控制方向的严格反馈非线性系统;所述步骤2中,建立了如下具有不确定参数和未知控制方向的非线性系统的数学模型:f

式中 u ∈R分别为状态向量和控制输入;

和b分别为已知光滑非线性函数和未知非零控制增益;θ为未知的系统参数;di(t)为有界的外部扰动,满足|di(t)|≤Di,其中为Di>0为常数;执行器故障既有偏置故障又有失效故障;

执行机构故障模型如下:

f f

u(t)=(1‑s)v(t)+u0(t),t≥t其中v(t)为事件触发输入;s为未知控制失效率,满足0≤s<1;u0(t)为未知时变函数表f示偏移故障;t为执行器故障开始的时间;

可将原系统重新描述为:

步骤3,提出事件触发机制来减轻控制器与执行器之间的通信负担;所述步骤3中,采用时变阈值策略设计事件触发机制,事件触发机制如下:tk+1=inf{t>tk||e(t)|≥β|v(t)|+η}ω(t)=(1+λ1(t)β)v(t)+λ2(t)η其中ω(t)为待设计的自适应事件触发控制器;tk为控制器更新时间,当tk≤t

步骤4,事件触发控制器和参数自适应律的设计与稳定性分析;所述步骤4中,设计了事件触发控制器和各参数的自适应律:其中事件触发控制器设计为:

各参数的自适应律设计为:

步骤5,对步骤1所提出的机械臂系统进行仿真研究,验证所述控制方法的有效性。

2.根据权利要求1所述的一种机械臂系统的事件触发容错控制方法,其特征在于:所述步骤5中,对步骤1所提出的机械臂系统进行仿真,验证了自适应容错方法的有效性。