基于TDE的灵巧手指自适应滑模跟踪控制方法技术

本发明专利技术属于机器人控制技术领域，具体涉及一种基于TDE的灵巧手指自适应滑模跟踪控制方法，所述控制方法将n个关节力矩和m个腱张力，其中m>n；通过映射矩阵R转化，建立腱驱动灵巧手指动力学方程，通过时延估计TDE方法对复杂动力学模型进行估计。通过设计非奇异快速终端滑模面，实现有限时间内收敛，解决了传统滑模控制中仅可以实现渐进收敛的问题，提高了跟踪性能和收敛性能。为了进一步提高非奇异终端滑模控制的性能，结合了PID积分控制，设计了PID

【技术实现步骤摘要】
基于TDE的灵巧手指自适应滑模跟踪控制方法


[0001]本专利技术属于机器人控制
，具体涉及一种基于TDE的灵巧手指自适应滑模跟踪控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，多指灵巧手已成为机器人末端执行器的发展方向，它是为完成多任务而研究开发的智能型通用机械手，可用于各种环境中代替人类执行任务。例如：在太空、水下及核辐射环境，人类借助机器人可以有效从事科研、生产等活动。这些机器人面对的操作对象和任务多种多样，简单夹持器无法满足要求。
[0003]机械手为模仿手、臂的特定功能的一种自动机械，因此泛指机械臂、末端执行器、灵巧手指等多关节多连杆操作机构。腱驱动型机械手是利用腱绳进行传动的机械手，允许驱动器放置于机械手结构体的外部，可以减小机械手体积和重量，从而提高了机械手的灵巧性，同时也在驱动器选型方面给机构设计者提供了更多灵活性。
[0004]由于腱传递张力，因此为了获得完全独立的自由度控制，必须要保证驱动器的数量多于自由度的个数。有多种配置方式，在配置合理的情况下，N+1型腱驱动能够独立控制N个自由度，同时保证腱具有正张力。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TDE的灵巧手指自适应滑模跟踪控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、建立动力学估计模型采用TDE方法进行估计得到动力学估计模型采用TDE方法进行估计得到动力学估计模型式中，τ为灵巧手指各关节控制力矩输出值；t为灵巧手指各关节跟踪间隔时间，为设定值；L为灵巧手指各关节跟踪延迟时间；为代入常量；为灵巧手指各关节的加速度；步骤2、建立非奇异快速终端滑模面s1，具体建立方法包括如下步骤：2
‑
1、对灵巧手指各关节位置跟踪误差e进行定义：e＝q
d
‑
q(2)式中，q
d
为灵巧手指对应关节的期望位置，q为灵巧手指对应关节的实测位置；2
‑
2、求解具体求解公式如下：具体求解公式如下：式中：α为常数；λ1、λ2为设定值；η为正常数；为非奇异快速终端滑模面s1的估计值；为灵巧手指各关节的位置跟踪误差e的一阶导数；Λ1，Λ2是正定对角矩阵；2
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3、对步骤2
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1的一阶求导，得到为：式中，β为常数，取值为0～1；2
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4、建立灵巧手指各关节的非奇异快速终端滑模面s1：根据步骤2
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1求解得到的e值和步骤2
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2得到的建立的非奇异快速终端滑模面s1如下：步骤3、建立灵巧手指各关节的PID
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NFTSM面s2：根据步骤2
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4得到的非奇异快速终端滑模面s1，建立的灵巧手指各关节的PID
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NFTSM面s2如下：式中，Γ1、Γ2、Γ3均是对角正定矩阵；为非奇异快速终端滑模面s1的一阶导数；步骤4、建立灵巧手指的各关节力矩输入值u：4
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1、求解自适应增益通过如下公式求解得到：式中，为PID
‑
NFTSM面s2的一阶导数；β1,β2为对角正矩阵；χ为常数；Δ2为正常数矩阵；4
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2、根据步骤2
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3求解得到的步骤2
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4求解的s1、步骤3求解得到的s2、步骤4
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1求解得到的建立灵巧手指的各关节力矩输入值u：式中，为q
d
的二阶导数，也即灵巧手指各关节期望加速度；Γ3‑1为对角正定矩阵Γ3的
倒数；步骤5、建立自适应PID
‑
NFTSM控制器τ：根据步骤1求解得到的动力学估计模型以及步骤4
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2求解得到的灵巧手指各关节力矩输入值u，建立的自适应PID
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NFTSM控制器：2.根据权利要求1所述的一种基于TDE的灵巧手指自适应滑模跟踪控制方法，其特征在于：步骤1中的动力学估计模型为动力学模型h的估计值，动力学模型h的公式为：式中，H(q)表示惯性矩阵；q,分别表示灵巧手指各关节实际关节位置，灵巧手指各关节实际关节速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王邢波，陆闯，张岩，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：