The invention discloses a motion control method of a manipulator based on an unknown model dynamic observer. Firstly, a filter operation is introduced to transform the dynamic model of the manipulator equivalent to avoid the measurement of the acceleration of the manipulator. Finally, the lumped error of the system is taken as compensation to participate in the controller design to realize the motion tracking control of the manipulator to the command signal. The method can ensure that both the observation error and the tracking error of the unknown model converge simultaneously, thereby greatly improving the ability of the system to resist the dynamic and external disturbance of the unknown model, enhancing the robustness of the system, avoiding the complicated accurate modeling process and the dependence on the acceleration signal, and reducing the calculation amount. At the same time, the design process of the scheme proposed by the invention is simple, and the parameters are easy to adjust, thus having a very considerable engineering application prospect.
【技术实现步骤摘要】
一种基于未知模型动态观测器的机械臂运动控制方法
本专利技术涉及一种基于未知模型动态观测器的机械臂运动控制方法,属于机械臂系统控制
技术介绍
工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备,已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。因为工业机器人的机械结构大多为机械臂的形式,所以研究机械臂的控制性能对机器人产业整体实力提升具有重要意义。在众多影响机械臂轨迹追踪性能的因素中,外部干扰、摩擦、系统建模不精确(统称为未知模型动态)等是最主要的因素之一。未知模型动态的存在严重影响了闭环系统的稳定性,严重时甚至可能造成系统的损坏。因此,设计合适的控制方法来补偿未知模型动态对机械臂的影响,对提高机械臂系统的控制性能具有十分重要的意义。由于机械臂系统是一个典型的非线性多输入、多输出系统,因此,设计一个非线性的未知模型动态观测器用于实现机械臂的精确控制是本申请所提方案解决的问题和核心所在。传统机械臂控制大多依赖于精确的系统模型或者采用神经网络逼近等方法,对系统建模要求较高且计算量较大。而对于外部干扰补偿控制,则大多需要对机械臂加速度信号进行精准测量,因而对传感器噪声非常敏感,实用性不高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于未知模型动态观测器的机械臂运动控制方法,该控制策略通过将滤波操作将系统模型进行等价变换,将系统未知动态和外部干扰合并为系统集总误差,进而建立一类简单、有效的未知动态观测器实现集总误差的观测,最后将观测值引入控制器设计为未知动态的影响进行补偿,实现了机械臂高精度、强鲁棒性的控制。本专利技术 ...
【技术保护点】
1.一种基于未知模型动态观测器的机械臂运动控制方法,其特征在于:首先引入滤波操作对机械臂系统动力学模型进行等价变换,避免机械臂运动加速度的测量;接着根据滤波优化后的动力学模型提出机械臂的UMDO用于观测未知模型动态和干扰;最后,将观测出的系统集总误差作为补偿量参与控制器设计,实现机械臂对指令信号的运动跟踪控制。
【技术特征摘要】
1.一种基于未知模型动态观测器的机械臂运动控制方法,其特征在于:首先引入滤波操作对机械臂系统动力学模型进行等价变换,避免机械臂运动加速度的测量;接着根据滤波优化后的动力学模型提出机械臂的UMDO用于观测未知模型动态和干扰;最后,将观测出的系统集总误差作为补偿量参与控制器设计,实现机械臂对指令信号的运动跟踪控制。2.根据权利要求1所述的基于未知模型动态观测器的机械臂运动控制方法,其特征在于:所述方法具体步骤如下:Step1、建立n自由度机械臂系统动力学模型:根据n自由度机械臂动力学理论,利用欧拉-拉格朗日公式,可知n自由度机械臂系统动力学模型:其中,q,分别为机械臂各关节的位置、速度、加速度;τ∈Rn为控制器的控制力矩;d表示未知干扰;M(q)∈Rn×n是惯性矩阵,代表科里奥利矩阵,G(q)∈Rn表示重力向量;Rn表示n维实数空间,Rn×n表示n×n维实数空间;Step2、机械臂系统动力模型进行等价变换:Step2.1、首先定义辅助向量为:用公式(2)中辅助向量引入系统动力学模型,(1)可以改写为:其中,表示惯性矩阵M(q)对时...
【专利技术属性】
技术研发人员:那靖,景包睿,高贯斌,黄英博,伍星,伞红军,
申请(专利权)人:昆明理工大学,
类型:发明
国别省市:云南,53
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