1.一种基于TDE及递归非奇异终端滑模的绳驱动机械跟踪控制方法,其特征在于,具体步骤包括:通过机械动力学分析待控制绳驱动机械手的自由度,确定待控制绳驱动机械手在关节控制器广义输出向量下的动力学标准方程,通过TDE估计算法将动力学标准方程转化为TDE简化方程,并基于机械手关节的轨迹定义跟踪误差;
根据机械手关节的跟踪误差,构建包含比例控制参数的FNTSM函数,基于FNTSM函数,引入递归积分项,通过将FNTSM函数与递归积分项集成,构建递归非奇异终端滑模变量;
基于所述递归非奇异终端滑模变量设计干扰适应律,通过干扰适应律对所述比例控制参数进行动态调整,分析待控制绳驱动机械手跟踪误差的收敛速度和抖振特征,以根据所述递归非奇异终端滑模变量生成复合趋近律;
基于复合趋近律,结合FNTSM函数与递归非奇异终端滑模变量,对所述TDE简化方程进行更新,并基于更新的TDE简化方程提取出包含动荡参数的关节控制器广义输出向量,形成完整控制律;
基于所述完整控制律控制关节控制器输出实时广义输出向量,模拟待控制绳驱动机械手的运动轨迹,以实现实际跟踪控制;
所述干扰适应律具体表示为:
式中, 为t时刻的干扰适应律,为缩放调整系数,且 ,为t时刻的自适应变量,其中t为跟踪控制过程的时间变量;
通过干扰适应律对所述比例控制参数进行动态调整具体所依据的公式为:式中, 和 分别为t时刻的第一和第二比例控制参数更新值, 和 分别为第一和第二比例控制参数的标称值,且 和 均大于0;
t时刻的自适应变量具体的更新规则为:
式中, 为适应比例系数,且 大于0, 表示t时刻递归非奇异终端滑模变量的大小,为自适应变量上界, 为递归非奇异终端滑模变量阈值;
t时刻递归非奇异终端滑模变量的大小具体表示为:
式中, 为裕度常数,所述裕度常数 。
2.根据权利要求1所述的一种基于TDE及递归非奇异终端滑模的绳驱动机械跟踪控制方法,其特征在于,确定待控制绳驱动机械手的自由度具体所依据的逻辑为:确定待控制绳驱动机械手的关节数量及关节运动约束数量,基于待控制绳驱动机械手的关节数量及关节运动约束数量分析待控制绳驱动机械手的自由度;
构建待控制绳驱动机械手的动力学标准方程具体所依据的逻辑为:通过质量惯性矩阵,结合关节的位置向量,并引入离心力向量、重力向量和粘性摩擦向量,综合构建待控制绳驱动机械手的动力学标准方程,具体表示为:式中, 为待控制绳驱动机械手关节在位置向量 处的质量惯性矩阵,为待控制绳驱动机械手关节的位置向量,为位置向量的二阶时间导数,为位置向量的一阶时间导数, 表示待控制绳驱动机械手关节的离心力向量, 为待控制绳驱动机械手关节的重力向量, 为待控制绳驱动机械手关节的粘性摩擦向量, 为外部干扰向量,为关节控制器的广义输出向量,所述质量惯性矩阵具体为行数和列数均与自由度相同的矩阵。
3.根据权利要求2所述的一种基于TDE及递归非奇异终端滑模的绳驱动机械跟踪控制方法,其特征在于:通过TDE估计算法将动力学标准方程转化为TDE简化方程具体所依据的逻辑为:通过TDE估计算法对动力学标准方程简化,所述TDE简化方程的具体表达式为:式中, 为常值惯性增益矩阵,为绳驱动机械手跟踪控制的集总未知动态项,为注入关节的运动干扰项;
基于机械手关节的轨迹定义跟踪误差,所述跟踪误差具体表示为:式中,为机械手第i个关节的跟踪误差, 为机械手第i个关节的期望运动轨迹位置向量, 为机械手第i个关节的实际运动轨迹位置向量,实际运动轨迹位置向量和期望运动轨迹位置具体通过以时间为自变量的位置函数表示,i为待控制绳驱动机械手的关节索引, ,N为待控制绳驱动机械手的关节总个数。
4.根据权利要求3所述的一种基于TDE及递归非奇异终端滑模的绳驱动机械跟踪控制方法,其特征在于:根据机械手关节的跟踪误差,构建包含比例控制参数的FNTSM函数,所述FNTSM函数具体表示为:式中,为FNTSM函数值,为跟踪误差对时间变量的一阶导数向量, 为第一比例控制参数, 为第二比例控制参数,且 和 均大于0,为指数向量,为跟踪误差向量, 为非线性控制函数;
所述跟踪误差对时间变量的一阶导数向量具体表示为:
式中,为机械手第i个关节跟踪误差对时间变量的一阶导数, 为机械手第N个关节跟踪误差对时间变量的一阶导数;
所述跟踪误差向量同理表示为:
式中, 为机械手第N个关节的跟踪误差;
所述指数向量 具体表示为:
式中, 为机械手第i个关节的指数分量, 为机械手第N个关节的指数分量,所述指数分量值满足 ;
所述非线性控制函数具体表示为:
式中, 为机械手第i个关节跟踪误差的绝对值, 为符号函数。
5.根据权利要求4所述的一种基于TDE及递归非奇异终端滑模的绳驱动机械跟踪控制方法,其特征在于:构建递归非奇异终端滑模变量具体所依据的公式为:式中,为递归非奇异终端滑模变量,为递归积分项,为递归矩阵,具体为正定对角矩阵,具体表示为:式中, 表示对角矩阵构造函数, 为递归矩阵主对角线元素;
递归积分项的导数项具体表示为:
式中,为递归积分项的导数,为递归导数矩阵,其为正定对角矩阵,具体表示为:式中, 为递归导数矩阵主对角线元素。
6.根据权利要求5所述的一种基于TDE及递归非奇异终端滑模的绳驱动机械跟踪控制方法,其特征在于:生成复合趋近律具体所依据的公式为:式中,为复合趋近律, 为第一复合趋近矩阵, 为第二复合趋近矩阵,为复合比例系数,且 ;第一和第二复合趋近矩阵具体表示为:式中, 为复合趋近矩阵主对角线元素。
7.根据权利要求6所述的一种基于TDE及递归非奇异终端滑模的绳驱动机械跟踪控制方法,其特征在于:基于更新的TDE简化方程提取出包含动荡参数的关节控制器广义输出向量具体所依据的逻辑为:更新TDE简化方程中绳驱动机械手跟踪控制的集总未知动态项与注入关节的运动干扰项,以实现对关节控制器广义输出向量的更新;
更新后的注入关节的运动干扰项具体表示为:
式中, 为机械手关节的期望运动轨迹位置对时间的二阶导数;
更新后的绳驱动机械手跟踪控制的集总未知动态项具体表示为:式中, 为 时刻关节控制器的广义输出向量,为动荡参数, 为 时刻机械手关节的期望运动轨迹位置对时间的二阶导数;
根据更新后的注入关节的运动干扰项,以及更新后的绳驱动机械手跟踪控制的集总未知动态项,形成待控制绳驱动机械手中关节控制器广义输出向量的完整控制律。