1.一种两自由度机械臂的受限自适应鲁棒控制方法，其特征在于，所述受限自适应鲁棒控制方法包括如下步骤：S1：建立所述两自由度机械臂的物理模型，并将所述物理模型转化为状态方程；所述物理模型包括两自由度机械臂的动力学模型及其约束模型；

S2：基于所述物理模型设计一个外环规划器，所述外环规划器用于根据两自由度机械臂各关节的实际位置、实际速度以及期望轨迹，生成满足约束条件的所述两自由度机械臂的参考轨迹；

S3：基于自适应鲁棒算法设计一个内环控制器，所述内环控制器用于根据所述两自由度机械臂的实际位置、实际速度以及所述参考轨迹，生成满足自适应律的所述两自由度机械臂各关节处的电机驱动力矩；

S4：对所述两自由度机械臂进行初始化，初始化内容包括：对机械臂的运动状态进行复位，以及将各关节处的伺服电机内的绝对式编码器归零；

S5：预设采样周期，采集所述两自由度机械臂各关节在各采样时刻的实际位置和实际速度；然后获取预设的期望轨迹，并利用所述外环规划器和内环控制器根据所述状态方程生成对应的参考轨迹，以及各时刻对应的电机驱动力矩；所述参考轨迹中的样本数据包括各采样时刻对应的参考位置、参考速度和参考加速度；

S6：由两自由度机械臂各关节电机的驱动器根据所需的电机驱动力矩生成相应的控制信号，进而驱动各关节电机输出力矩，实现所述两自由度机械臂的关节旋转和机械臂运动；

其中，步骤S3中，所述内环控制器的设计过程如下：（1）定义 ， ，则第一跟踪误差 为：

上式中， 为外环规划器输出的参考位置； 为外环规划器输出的参考速度；令状态方程的状态变量 ，即： ， ；q表示两自由度机械臂中两个关节的转动角度； 表示各个关节的转动速度；

（2）定义第二跟踪误差Z2：

上式中，K1为任意的非负数的2×2矩阵； 表示虚拟关节速度； 为外环规划器输出的参考速度；

（3）对所述两自由度机械臂的动力学模型进行参数线性化处理，处理公式如下：其中，M是系统的惯性矩阵；C是系统的离心力和科氏力矩阵；G为系统的重力矩阵，A是库仑摩擦系数； 是用来拟合符号函数 的光滑函数，且满足： ；

B是阻尼粘滞摩擦系数； 、Y为由 通过参数线性化得到的向量函数和矩阵函数； 为机械臂的模型参数，且模型参数 满足：（4）则设计出的内环控制器的力矩计算公式如下：上式中， 、 分别是 、 的估计值， 为集中模型不确定性和干扰 的常数部分；

定义参数向量 ，其估计值 满足 ，其中， 为对参数的估计值的最小值， 为对参数 的估计值 的最大值；K2是线性反馈增益，为一个2×2的矩阵；是机械臂关节处的电机驱动力矩，τsn为鲁棒反馈项。

2.如权利要求1所述的两自由度机械臂的受限自适应鲁棒控制方法，其特征在于：在步骤S1建立的物理模型中，所述两自由度机械臂的动力学模型为：上式中， 表示各个关节的转动加速度； 是两自由度机械臂上的集中模型不确定性和干扰。

3.如权利要求2所述的两自由度机械臂的受限自适应鲁棒控制方法，其特征在于：所述两自由度机械臂的约束模型为：上式中， 为各关节的最小转动角度； 为各关节的最大转动角度； 为各关节的最小转动速度； 为

各关节的最大转动速度； 为各关节的最大输入力矩。

4.如权利要求3所述的两自由度机械臂的受限自适应鲁棒控制方法，其特征在于：步骤S1中，通过如下方法将所述物理模型转化为状态方程：（1）令状态方程的状态变量 ，即： ， ；

（2）将两自由度机械臂的集中模型不确定性和干扰 分为常数和时变函数两部分，即，其中， 集中模型不确定性和干扰 的时变部分；

（3）转化后的两自由度机械臂的状态方程如下：。

5.如权利要求4所述的两自由度机械臂的受限自适应鲁棒控制方法，其特征在于：步骤S2中设计的所述外环规划器通过生成每个采样时刻的参考位置、参考速度和参考加速度的方式规划对应的参考轨迹；在参考轨迹的规划过程中，外环规划器将逼近期望轨迹的期望位置作为初始位置，然后不断对初始位置进行迭代更新，直到找到满足约束模型且最靠近期望位置的位置，并以此作为参考位置；同时，根据参考位置的变化计算出对应的参考速度和参考加速度。

6.如权利要求1所述的两自由度机械臂的受限自适应鲁棒控制方法，其特征在于：步骤S5中，外环规划器和内环控制器在当前时刻t生成下一采样时刻t+T的参考位置 、参考速度 和参考加速度 的过程如下：S51：对外环规划器的参数进行初始化：预设外环控制器的采样周期为T；定义迭代轮次为N， ；k表示参考位置相对期望位置的逼近系数；逼近系数k随迭代次数动态更新，更新公式为： ；其中，k0为比例初值， ；

S52：获取两自由度机械臂在当前时刻t的参考位置 ，根据期望轨迹确定下一时刻t+T的期望位置 ，然后再采用下式计算下一采样时刻t+T对应的参考位置 ：；

S53：通过一个三阶滤波器根据下一采样时刻t+T对应的参考位置 计算出对应的参考速度 和参考加速度 ；

S54：基于所述两自由度机械臂的动力学模型，计算出当前时刻t对应的关节加速度如下：其中， 为当前时刻t对应的关节控制力矩；并以此计算下一采样时刻t+T对应的关节位置 和关节速度 ：；

其中， 为当前时刻t对应的关节位置， 为当前时刻t对应的关节速度；

S55：根据两自由度机械臂的实际位置、实际速度与所述参考位置、参考速度、参考加速度，利用内环控制器生成下一采样时刻t+T对应的关节控制力矩 ，计算过程如下：定义第N轮次的第一跟踪误差 为：

；

定义第N轮次的虚拟关节速度为 ：

；

上式中，K1为任意的非负数的2×2矩阵；

定义第N轮次的第二跟踪误差为 ：

；

令

；

其中，为机械臂的模型参数，f0、Y分别为由参数线性化得到的向量函数和矩阵函数；

则，控制力矩 满足：

；

上式中， 是模型补偿项； 是线性反馈项； 为鲁棒反馈项；

S56：判断第N轮次的关节位置 、关节速度 和关节控制力矩 是否满足预设的约束模型：

（1）是则输出当前轮次的参考位置 、参考速度 和参考加速度 作为规划的参考轨迹在下一采样时刻t+T的相关数据；

（2）否则返回步骤S51，更新下一轮次的逼近系数，并重新获得满足约束模型的参考轨迹中的相关数据；

（3）当达到最大迭代轮次仍未满足约束模型时，则输出当前时刻t的参考位置 、参考速度 和参考加速度 作为规划的参考轨迹在下一采样时刻t+T的相关数据。

7.如权利要求6所述的两自由度机械臂的受限自适应鲁棒控制方法，其特征在于：步骤S53中，三阶滤波器的状态方程为：上式中，令 ， 分别代表滤波后的参考位置、参考速度和参考加速度；其中，i表示两自由度机械臂的关节序号，i=1,2； 为 的第一个元素，为 的第二个元素；

则下一采样时刻t+T的参考速度 和参考加速度 为：其中，三阶滤波器的状态方程中参数 的值可通过先构建 到 的传递函数，然后对传递函数进行极点配置获得。

8.如权利要求7所述的两自由度机械臂的受限自适应鲁棒控制方法，其特征在于：设计的内环控制器中，估计值 的值由自适应律 得到， 是正定增益矩阵，自适应律对应的映射函数如下：

上式中，j表示模型参数的编号；模型参数包括10个 参数，以及两个关节对应的外界干扰； ， 分别为 第j个元素的最大值和最小值， 为自变量；

其中，令：

，

则，鲁棒反馈项 满足：

上式中， 表示2×2单位矩阵；表示回归量矩阵； 等于估计值 减去实际值 的差；是阈值且为任意非负数。

9.一种两自由度机械臂的自适应鲁棒控制系统，其特征在于：其采用如权利要求1‑8任意一项所述的自适应鲁棒控制方法对两自由度机械臂进行自适应鲁棒控制，使得两自由度机械臂可以在满足约束的条件下准确跟随预设的期望轨迹；所述自适应鲁棒控制系统包括：期望轨迹获取模块，其用于获取两自由度机械臂运动过程的期望轨迹；

外环规划器，其用于将两自由度机械臂各关节的实际位置、实际速度和期望轨迹作为输入，进而输出两自由度机械臂各关节的参考轨迹；

内环控制器，其用于将所述两自由度机械臂各关节的实际位置、实际速度和外环规划器输出的所述参考轨迹作为输入，输出所述两自由度机械臂中各个关节处的电机驱动力矩；

其中，所述两自由度机械臂各关节的实际位置、实际速度通过绝对编码器获取；内环控制器输出的电机驱动力矩发送给各关节处驱动电机的控制器，用于控制两自由度机械臂的实际运动轨迹准确跟随期望轨迹。