一种电驱动机械臂伺服系统的时变约束反演控制方法技术方案

一种电驱动机械臂伺服系统的时变约束反演控制方法，包括:(1)建立机械臂伺服系统模型，通过初始化系统状态及控制参数得到机械臂伺服系统的状态空间模型；(2)设计误差向量和改进的边界李雅普诺夫函数，并根据改进的边界李雅普诺夫函数设计反演控制器；所述改进的边界李雅普诺夫函数在系统误差变大并接近边界时，会导致控制信号增大，增强控制效果，并使误差减小，最终保持在边界允许的范围内；所述改进的边界李雅普诺夫函数引入了自然常数e；所述误差向量包括关节位置向量误差和关节速度向量误差。本发明专利技术能提供的控制方法可以有效消除系统的超调过大问题，使机械臂伺服系统能够实现精确的跟踪控制。

【技术实现步骤摘要】
一种电驱动机械臂伺服系统的时变约束反演控制方法
本专利技术涉及一种电驱动机械臂伺服系统的时变约束反演控制方法，特别是对于关节位置和关节速度受非对称时变约束的电驱动机械臂伺服系统的反演控制方法。
技术介绍
机械臂伺服系统在机器人及航天等高
已获得广泛应用，运动精度作为机械臂伺服系统完成指定操作任务的重要性能指标，已成为个国内外学者研究的热点。针对如何有效提高系统的运动精度，国内外已提出多种控制方法，包括PID控制，自适应控制，滑模控制及反演控制等。如公开号为CN106338911A的中国专利文献公开了一种应用于回转式机电作动器伺服系统的专家PID控制方法，位置环PID控制如下：(1)将回转式机电作动器伺服系统阶跃响应分为作用响应期，超调上升期，超调下降期，作用下降期；建立专家规则库，该专家规则库表征各时域阶段的比例、积分、微分系数调整率关系，该调整率与位置误差及误差变化率有关；(2)形成控制误差与控制误差变化率；(3)根据控制误差与控制误差变化率判断处在伺服系统阶跃响应哪个时域阶段，并查询专家规则库，形成比例系数调整率、积分系数调整率、与微分系数调整率；(4)利用上述结果对比例、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电驱动机械臂伺服系统的时变约束反演控制方法，包括以下步骤：(1)建立机械臂伺服系统模型，通过初始化系统状态及控制参数得到机械臂伺服系统的状态空间模型；(2)设计误差向量和改进的边界李雅普诺夫函数，并根据改进的边界李雅普诺夫函数设计反演控制器；所述改进的边界李雅普诺夫函数在系统误差变大并接近边界时，会导致控制信号增大，增强控制效果，并使误差减小，最终保持在边界允许的范围内；所述改进的边界李雅普诺夫函数引入了自然常数e；所述误差向量包括关节位置向量误差和关节速度向量误差。

【技术特征摘要】
1.一种电驱动机械臂伺服系统的时变约束反演控制方法，包括以下步骤：(1)建立机械臂伺服系统模型，通过初始化系统状态及控制参数得到机械臂伺服系统的状态空间模型；(2)设计误差向量和改进的边界李雅普诺夫函数，并根据改进的边界李雅普诺夫函数设计反演控制器；所述改进的边界李雅普诺夫函数在系统误差变大并接近边界时，会导致控制信号增大，增强控制效果，并使误差减小，最终保持在边界允许的范围内；所述改进的边界李雅普诺夫函数引入了自然常数e；所述误差向量包括关节位置向量误差和关节速度向量误差。2.根据权利要求1所述的电驱动机械臂伺服系统的时变约束反演控制方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述电驱动机械臂伺服系统模型拥有两个关节，所述电驱动机械臂伺服系统模型表示成如下形式：其中，q，和分别是电驱动机械臂关节的角位置向量，角速度向量和角加速度向量；M是电驱动机械臂关节的对称正定惯性矩阵；C是电驱动机械臂关节的离心力科里奥利矩阵；G是电驱动机械臂关节的重力矩阵；τ是电机输出给电驱动机械臂关节的转矩向量；i是电机电流向量；KT是由电机的机电参数所决定的电流和转矩之间转换系数，为大于0的一个正常数；u是输入电压向量；L和R分别是电机的电阻值矩阵和电感值矩阵；Ke是电机的反电动势的反馈系数，为大于0的一个正常数；其中，c＝m2l1l2sin(q2)q1，和分别是电驱动机械臂关节1的角位置，角速度和角加速度；q2，和分别是电驱动机械臂关节2的角位置，角速度和角加速度；l1，l2分别是电驱动机械臂连杆1与电驱动机械臂连杆2的长度；m1，m2分别是电驱动机械臂连杆1与电驱动机械臂连杆2的质量；g为重力加速度；J1，J2分别是电驱动机械臂关节1与电驱动机械臂关节2的转动惯量。3.根据权利要求1所述的电驱动机械臂伺服系统的时变约束反...

【专利技术属性】
技术研发人员：南余荣，徐栋，丁科新，陈强，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33