一种用于机械臂的滑模混合控制方法及计算机设备技术

本发明专利技术提出了一种用于机械臂的滑模混合控制方法及计算机设备，该方法首先建立起机械臂的动力学模型，根据动力学模型设计滑模控制器，分析滑模控制在收敛速度和抖动两个方面的问题，设计一种特殊幂次趋近律并证明其稳定性，之后采用RBF神经网络对建模参数进行逼近，最后根据以上步骤，设计出整个控制器的控制律输出并利用Lyapunov稳定性理论验证了其全局稳定性。本发明专利技术缓解了滑模控制的抖动问题，从而提升了整个控制器的控制效果。而提升了整个控制器的控制效果。而提升了整个控制器的控制效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于机械臂的滑模混合控制方法及计算机设备


[0001]本专利技术属于自动控制
，特别是涉及一种用于机械臂的滑模混合控制方法及计算机设备。

技术介绍

[0002]随着计算机技术和自动控制技术发展，机械臂代替人类在各个领域发挥至关重要的作用，如机械制造、医疗，以及灾难救援、水下探测等一些特定要求的工作环境。机械臂的高精度运作是多个环节相互配合的结果，其中工机械臂控制部分是整个系统的高精度稳定运行的关键，机械臂的轨迹跟踪作为机械臂控制的重要形式，是机械臂控制研究不可或缺的方向之一。
[0003]机械臂是一个具有强耦合且多输入多输出的复杂系统，同时其数学模型存在未建模动态误差、自身摩擦力、位置扰动等问题，这使得机械臂的高精度跟踪控制存在一定难度，轨迹跟踪对实际工程应用具有重要意义，因此，设计一种克服以上负面因素的控制器是十分有必要的。相关研究在传统控制算法上做了很多改进，例如自适应控制、模糊控制、鲁棒控制等，但是传统控制方法存在精度不高，鲁棒性不好等问题。滑模控制对非线性、干扰性强等复杂系统表现出良好的控制效果，对于复杂的机械臂控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于机械臂的滑模混合控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：建立起机械臂的通用动力学模型；所述机械臂通用动力学模型具体如下：其中，分别为空间机械臂地位置、角速度和角加速度矢量；M(q)∈R
n
×
n
为空间机械臂的惯性矩阵；为机械臂的离心力和哥氏力矩阵；G(q)∈R
n
×1为机械臂的重力矢量；为摩擦力构成的矩阵；τ
d
为外部干扰矩阵；τ为控制律；步骤2：根据步骤1中的机械臂通用动力学模型，设计滑模控制器；设q
d
为机械臂关节期望角度，q为机械臂关节实际角度，定义二者之差e为跟踪误差，具体如下：e＝q
d
‑
q设计滑模函数s为：式中c为正定系数矩阵；为跟踪误差变化律；对跟踪误差e公式求导可得：对所设计滑模函数s求导可得：步骤3：根据步骤2中设计的滑模控制器，设计改进趋近律并利用Lyapunov稳定性理论对改进趋近律进行验证；设计的改进趋近律为特殊幂次趋近律，具体为：式中k1,k2,k3＞0，其中α,β满足0＜α＜1,β＞1，sat(s)满足为在sat(s)函数原点附近正负对称线性的区间长度，0＜Δ＜1；δ为趋近律；tanh()表示激活函数；步骤4：采用径向基函数神经网络补偿机械臂通用动力学模型建模误差；步骤5：利用Lyapunov稳定性理论验证整个控制器的整体稳定性。2.根据权利要求1所述的一种用于机械臂的滑模混合控制方法，其特征在于：当|s|＞...

【专利技术属性】
技术研发人员：董辉，张兰勇，陈卓，段应坤，宋子刚，李延彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：