1.单连杆机械臂的指定时间受约的容错控制方法,其特征是,包括:获取单连杆机械臂的状态数据;
建立单连杆机械臂动力学方程,根据所述动力学方程得到执行器故障模型;
设置受约时间;
基于执行器故障模型和受约时间,采用反步法设计指定时间受约的容错控制器;所述指定时间受约的容错控制器,是通过正切类型障碍李雅普诺夫函数约束单连杆机械臂的输出,获得指定时间受约的容错控制器的虚拟控制器及自适应律,根据虚拟控制器和自适应律计算获得的;
将单连杆机械臂的状态数据,输入到所述指定时间受约的容错控制器,获取控制输入;
基于所述控制输入,对单连杆机械臂进行控制,以实现控制输出跟踪参考信号。
2.如权利要求1所述单连杆机械臂的指定时间受约的容错控制方法,其特征是,所述指定时间受约的容错控制器,用于实现单连杆机械臂系统在基于正切类型的障碍李雅普诺夫函数下不违反指定时间非对称输出约束要求,使单连杆机械臂的输出能够有界地跟踪上参考信号。
3.如权利要求1所述单连杆机械臂的指定时间受约的容错控制方法,其特征是,所述获取单连杆机械臂的状态数据;具体包括:连杆的转动惯量、连杆与水平地面的夹角、连杆的阻尼系数、连杆运动的角速度、连杆的质量和长度。
4.如权利要求1所述单连杆机械臂的指定时间受约的容错控制方法,其特征是,所述建立单连杆机械臂动力学方程;具体包括:单连杆机械臂的动力学方程为:2
其中,q为连杆与水平地面的夹角,rad;M为连杆连接处的转动惯量,kg/m ;u为输入力2
矩,N;B为阻尼系数,N·m·s;g为重力加速度,m/s ;m为连杆质量,kg;l为连杆长度,m;为机械臂关节的加速度;为机械臂关节的角速度;y为单连杆机械臂的输出。
5.如权利要求4所述单连杆机械臂的指定时间受约的容错控制方法,其特征是,根据所述动力学方程得到执行器故障模型;
引入状态变量,x1=q, 单连杆机械臂的动力学方程,改写为:其中, 是单连杆机械臂系统的系统函数,θ1,θ2表示权重向量,φ1(x1),φ2(x1,x2)表示基函数向量;ηg(x1,x2)是施加在控制器上的控制增益,η表示控制方向,g(x1,x2)表示控制增益函数;
具体地,
建立执行器故障模型,为:
其中,发生故障时 定义如下:其中,k大于等于0,k为偶数;0<ζik≤1表示控制器受到的乘性故障函数, 表示控制器受到的加性故障函数。
6.如权利要求1所述单连杆机械臂的指定时间受约的容错控制方法,其特征是,所述设置受约时间;具体包括:
通过切换函数,来设置受约时间;
所述切换函数δ,表达为:
其中,T表示开始受到约束的时间。
7.如权利要求1所述单连杆机械臂的指定时间受约的容错控制方法,其特征是,基于执行器故障模型和受约时间,采用反步法设计指定时间受约的容错控制器;具体包括:反步过程第一步:设置第一次坐标变换为单连杆机械臂系统输出减命令滤波的输出;
设置第二次坐标变换为第一次坐标变换减补偿信号;
反步过程第二步:设置一次坐标变换为单连杆机械臂系统状态减虚拟控制,并选择正定的李雅普诺夫函数;获得期望的指定时间容错控制器。
8.单连杆机械臂的指定时间受约的容错控制系统;
单连杆机械臂的指定时间受约的容错控制系统,其特征是,包括:获取模块,其被配置为:获取单连杆机械臂的状态数据;
模型建立模块,其被配置为:建立单连杆机械臂动力学方程,根据所述动力学方程得到执行器故障模型;
时间设置模块,其被配置为:设置受约时间;
容错控制器设计模块,其被配置为:基于执行器故障模型和受约时间,采用反步法设计指定时间受约的容错控制器;所述指定时间受约的容错控制器,是通过正切类型障碍李雅普诺夫函数约束单连杆机械臂的输出,获得指定时间受约的容错控制器的虚拟控制器及自适应律,根据虚拟控制器和自适应律计算获得的;
控制输出模块,其被配置为:将单连杆机械臂的状态数据,输入到所述指定时间受约的容错控制器,获取控制输入;基于所述控制输入,对单连杆机械臂进行控制,以实现控制输出跟踪参考信号。
9.一种电子设备,其特征是,包括:存储器,用于非暂时性存储计算机可读指令;以及处理器,用于运行所述计算机可读指令,其中,所述计算机可读指令被所述处理器运行时,执行上述权利要求1‑7任一项所述的方法。
10.一种存储介质,其特征是,非暂时性地存储计算机可读指令,其中,当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时,执行权利要求1‑7任一项所述方法的指令。