机器人伺服的滑膜变结构控制方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供一种机器人伺服的滑膜变结构控制方法及装置，方法包括：建立伺服系统的被控对象传递函数及三阶滑膜变结构控制模型；采用电流传感器和位置传感器采集电机电流及实时位置、速度反馈；根据指令和反馈信息计算误差及误差的一二阶微分；根据误差状态计算切换面函数s；根据切换面函数s及选取的趋近率，计算变结构控制律输出U；本申请能够根据电流、转速、位置反馈信息构造滑动面切换函数，然后根据切换函数计算控制器的输出，施加在被控对象上，完成闭环控制。

【技术实现步骤摘要】
机器人伺服的滑膜变结构控制方法及装置
本申请涉及机器人领域，具体涉及一种机器人伺服的滑膜变结构控制方法及装置。
技术介绍
随着工业机器人应用领域的不断扩大以及现代工业的快速发展，人们对工业机器人性能的要求越来越高，以进一步提高生产效率和产品质量，因此高速、高精度成为目前机器人伺服控制的发展趋势。工业机器人系统是一个强非线性、强耦合的复杂系统，要想提高工业机器人的跟踪精度，须提高运动伺服控制性能，解决谐波减速器、力传感器等引入的关节柔性及摩擦力扰动等问题。目前机器人伺服主要采用三环串级PID控制方法，该方法存在以下几方面不足：1)位置环为防止超调，一般采用单比例控制器，稳态精度差。2)PID控制对系统参数摄动、外部参数变化的适应性差。3)无法针对系统的不确定性和模型的不确定性保持优异的动态性能。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本申请提供一种机器人伺服的滑膜变结构控制方法及装置，能够根据电流、转速、位置反馈信息构造滑动面切换函数，然后根据切换函数计算控制器的输出，施加在被控对象上，完成闭环控制。为了解决上述问题中的至少一个，本申请提供以下技术方案：第一方面，本申请提供一种机器人伺服的滑膜变结构控制方法，包括：建立伺服系统的被控对象传递函数及三阶滑膜变结构控制模型；采用电流传感器和位置传感器采集电机电流及实时位置、速度反馈；根据指令和反馈信息计算误差及误差的一二阶微分；根据误差状态计算切换面函数s；根据切换面函数s及选取的趋近率，计算变结构控制律输出U。进一步地，所述建立伺服系统的被控对象传递函数，包括：建立伺服系统的被控模型传递函数为：其中：R为电机相电阻，L为电机相电感，Kt为转矩常数，Ke为反电动势系数，J为转子惯量。进一步地，所述根据指令和反馈信息计算误差及误差的一二阶微分，包括：系统控制周期为50us，定义系统误差为e，每个周期内采集位置θ、速度v(s)、电流反馈I(s)信号，使用x1,x2，x3分别表示误差及误差的一二阶微分，结合指令P(t)可计算如下：x1＝e＝P(t)-Bpθ(t)进一步地，所述根据切换面函数s及选取的趋近率，计算变结构控制律输出U，包括：根据误差项，选取切换面函数s＝f(x1,x2,x3)＝c1x1+c2x2+x3，设计趋近率函数为：其中，c1,c2,ε,k为变结构滑膜控制器调节参数。进一步地，所述计算变结构控制律输出U，包括：根据趋近率及误差的一二阶微分，设计变结构控制器输出为：第二方面，本申请提供一种机器人伺服的滑膜变结构控制装置，包括：模型建立模块，用于建立伺服系统的被控对象传递函数及三阶滑膜变结构控制模型；电机信息采集模块，用于采用电流传感器和位置传感器采集电机电流及实时位置、速度反馈；误差计算模块，用于根据指令和反馈信息计算误差及误差的一二阶微分；切换面函数计算模块，用于据误差状态计算切换面函数s；输出计算模块，用于据切换面函数s及选取的趋近率，计算变结构控制律输出U。第三方面，本申请提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的机器人伺服的滑膜变结构控制方法的步骤。第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的机器人伺服的滑膜变结构控制方法的步骤。由上述技术方案可知，本申请提供一种机器人伺服的滑膜变结构控制方法及装置，通过建立伺服系统的被控对象传递函数及三阶滑膜变结构控制模型；采用电流传感器和位置传感器采集电机电流及实时位置、速度反馈；根据指令和反馈信息计算误差及误差的一二阶微分；根据误差状态计算切换面函数s；根据切换面函数s及选取的趋近率，计算变结构控制律输出U，能够根据电流、转速、位置反馈信息构造滑动面切换函数，然后根据切换函数计算控制器的输出，施加在被控对象上，完成闭环控制。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例中的机器人伺服的滑膜变结构控制方法的流程示意图之一；图2为本申请实施例中的机器人伺服的滑膜变结构控制方法的流程示意图之二；图3为本申请实施例中的机器人伺服的滑膜变结构控制装置的结构图；图4为本申请实施例中的电子设备的结构示意图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。考虑到目前机器人伺服主要采用三环串级PID控制方法，该方法存在以下几方面不足：1)位置环为防止超调，一般采用单比例控制器，稳态精度差。2)PID控制对系统参数摄动、外部参数变化的适应性差。3)无法针对系统的不确定性和模型的不确定性保持优异的动态性能的问题，本申请提供一种机器人伺服的滑膜变结构控制方法及装置，通过建立伺服系统的被控对象传递函数及三阶滑膜变结构控制模型；采用电流传感器和位置传感器采集电机电流及实时位置、速度反馈；根据指令和反馈信息计算误差及误差的一二阶微分；根据误差状态计算切换面函数s；根据切换面函数s及选取的趋近率，计算变结构控制律输出U，能够根据电流、转速、位置反馈信息构造滑动面切换函数，然后根据切换函数计算控制器的输出，施加在被控对象上，完成闭环控制。为了能够根据电流、转速、位置反馈信息构造滑动面切换函数，然后根据切换函数计算控制器的输出，施加在被控对象上，完成闭环控制，本申请提供一种机器人伺服的滑膜变结构控制方法的实施例，参见图1，所述机器人伺服的滑膜变结构控制方法具体包含有如下内容：步骤S101：建立伺服系统的被控对象传递函数及三阶滑膜变结构控制模型；步骤S102：采用电流传感器和位置传感器采集电机电流及实时位置、速度反馈；步骤S103：根据指令和反馈信息计算误差及误差的一二阶微分；步骤S104：根据误差状态计算切换面函数s；步骤S105：根据切换面函数s及选取的趋近率，计算变结构控制律输出U。从上述描述可知，本申请实施例提供的机器人伺服的滑膜变结构控制方法，能够通过建立伺服系统的被控对象传递函数及三阶滑膜变结构控制模型；采用电流传感器和位置传感器采集电机电流及实时位置、速度反馈；根据指令和反馈信息计算误差及误差的一二阶微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人伺服的滑膜变结构控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n建立伺服系统的被控对象传递函数及三阶滑膜变结构控制模型；/n采用电流传感器和位置传感器采集电机电流及实时位置、速度反馈；/n根据指令和反馈信息计算误差及误差的一二阶微分；/n根据误差状态计算切换面函数s；/n根据切换面函数s及选取的趋近率，计算变结构控制律输出U。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人伺服的滑膜变结构控制方法，其特征在于，所述方法包括：
建立伺服系统的被控对象传递函数及三阶滑膜变结构控制模型；
采用电流传感器和位置传感器采集电机电流及实时位置、速度反馈；
根据指令和反馈信息计算误差及误差的一二阶微分；
根据误差状态计算切换面函数s；
根据切换面函数s及选取的趋近率，计算变结构控制律输出U。


2.根据权利要求1所述的机器人伺服的滑膜变结构控制方法，其特征在于，所述建立伺服系统的被控对象传递函数，包括：
建立伺服系统的被控模型传递函数为：



其中：R为电机相电阻，L为电机相电感，Kt为转矩常数，
Ke为反电动势系数，J为转子惯量。


3.根据权利要求1所述的机器人伺服的滑膜变结构控制方法，其特征在于，所述根据指令和反馈信息计算误差及误差的一二阶微分，包括：
系统控制周期为50us，定义系统误差为e，每个周期内采集位置θ、速度v(s)、电流反馈I(s)信号，使用x1,x2,x3分别表示误差及误差的一二阶微分，结合指令P(t)可计算如下：
x1＝e＝P(t)-Bpθ(t)








4.根据权利要求1所述的机器人伺服的滑膜变结构控制方法，其特征在于，所述根据切换面函数s及选取的趋近率，计算变结构控制律输出U，包括：
根据误差项，选...

【专利技术属性】
技术研发人员：庹华，曹华，雷鸿，张航，韩建欢，于文进，韩峰涛，
申请(专利权)人：珞石山东智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37