【技术实现步骤摘要】
一种喷砂除锈并联机器人无模型自适应非奇异终端滑模控制方法
[0001]本专利技术涉及钢箱梁喷砂除锈领域，尤其涉及一种基于Stewart并联机构的喷砂除锈并联机 器人控制方法。
技术介绍
[0002]对于钢箱梁的喷砂除锈传统的人力作业效率低下并存在大量安全隐患，并且喷砂除锈的 质量依赖于工人的经验，为此研制出一种基于Stewart并联机构的喷砂除锈并联机器人。喷砂 除锈并联机器人是基于Stewart平台运动的，Stewart并联机构具有典型的空间闭链结构，存 在大量运动学约束。传统动力学建模方法如拉格朗日法与牛顿
‑
欧拉法难以建立既能全面反映 动力学特性，又能实现实时控制的Stewart平台的动力学模型。此外，Stewart并联机构实际 作业时，电动缸进行频繁的伸缩运动，其受到的库伦摩擦力会产生方向的突变；此外，由于 在电动缸伸缩运动的同时，末端喷枪存在射流反推力的强烈干扰，电动缸受到的库伦摩擦力 产生方向突变的同时还会产生幅值的突变。库伦摩擦力占据机器人最大电机转矩的将近30％, 其复杂的突变情况严重影响喷...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于Stewart并联机构的喷砂除锈并联机器人无模型自适应滑模控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采用解析法对喷砂除锈Stewart并联机构进行运动学逆解分析，进一步求得Stewart并联机构动平台到电动缸六支腿的雅可比矩阵；2)根据钢箱梁喷砂除锈工艺要求，确定喷砂除锈并联机器人末端喷枪的期望运动轨迹；3)引入一个常数矩阵重新整理Stewart并联机构动力学方程，采用时延估计技术在线获取方程中未知动力学和外界干扰，进而获取时延估计动力学模型；4)选取末端跟踪位置误差和速度误差，定义非奇异终端滑模面，并设计一种快速终端滑模型趋近律，实现有限时间收敛，并在趋近阶段具有更快的收敛速度；5)基于步骤4)所设计的非奇异终端滑模面，通过基于滑模变量s设计切换增益自适应项，实现切换增益可以根据滑模变量s的大小实时调节，使得切换增益始终大于脉冲型时延误差上界，并且避免了库伦摩擦力未发生方向和幅值突变时切换增益的过大选取，提出的无模型自适应非奇异终端滑模控制算法有效解决喷砂除锈并联机器人系统中存在的关节摩擦力，同时，有效削弱滑模控制抖振；6)采用分布式结构即“上位机+下位机”结构构建具有关节摩擦力的喷砂除锈并联机器人无模型自适应非奇异终端滑模控制系统；7)将计算所得的喷砂除锈并联机器人各主动关节控制量发送至各个电机驱动器，控制喷砂除锈并联机器人末端喷枪按照期望轨迹运动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)Stewart并联机构动力学方程为：式中，q为末端执行器的实际位置，为末端执行器的实际速度，为末端执行器的实际加速度，M(q)为质量矩阵；为哥氏、向心项系数矩阵；G(q)为重力项矩阵；为广义坐标下各个移动副摩擦力；J
lq
为雅可比矩阵；τ
d
为末端执行器位姿方向的干扰；τ(t)为作用在各个关节上的驱动力；引入一个常数矩阵式(1)的另外一种表达形式可以表示为：式中，是一个正定对角矩阵；是Stewart并联机构非线性动力学、摩擦力和外界干扰的总和，可以表示为：引入时延估计技术在线获取可得：式中，为的估计值；
·
t
‑
L为
·
的时延估计项；L为估计延迟时间，当L可以取到的最小值为实际数字系统的采样周期，当采样频率大于30倍的系统带宽时，数字控制系统可以看作是连续系统，即可满足上式；
联立式(2)和式(4)可得如下控制输入：式中，为时延估计项；其中，通过二阶后向差分计算得到；当L足够小时，时延误差整体趋近于0，但是，只有当为连续或者分段连续函数时，时延估计才能确保良好的估计性能，当库伦摩擦力发生方向和幅值突变时，时延误差随即突变，该脉冲型时延误差可以表示为：。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4)中，末端跟踪位置误差和速度误差，定义非奇异终端滑模面，并选取快速终端滑模型趋近律，实现有限时间收敛，并在趋近阶段具有更快的收敛速度，设计滑模控制算法，首先定义Stewart并联机构轨迹跟踪误差，并对其求导，有e＝q
d
‑
q，设e(t)＝q(t)
‑
q
d
(t)；式中，q(t)为末端执行器的实际...
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