【技术实现步骤摘要】
一种可调漏斗边界的自适应滑模控制方法及设备
[0001]本申请涉及串联型机械臂的运动控制领域，尤其涉及一种可调漏斗边界的自适应滑模控制方法及设备。
技术介绍
[0002]时延估计(Time Delay Estimation，TDE)技术作为一种简单实用的无模型方法，已被广泛应用于许多机器人系统中，如机器人外骨骼、绳索驱动机器人、SCARA型机器人等。然而，由于控制系统带有时变的动态特性，时延估计(TDE)方案的应用会引起估计误差。为了提高控制系统的跟踪性能，已有的许多工作将滑模控制与时延估计(TDE)技术相结合，具有实现简单、鲁棒性强的特点。然而，大多数控制器的设计过程中都忽略时延估计(TDE)误差对系统的影响。此外，大多数方案都没有研究机器人系统跟踪控制的瞬态性能等问题。
[0003]指定性能控制(Prescribed Performance Control，PPC)作为一种先进的方法，能够获得更好的暂态和稳态性能。近年来，指定性能控制引起了国内外学者的广泛关注。其特点是利用转换函数将原有约束误差条件转化为新的无约...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可调漏斗边界的自适应滑模控制方法，其特征在于，所述方法包括：基于预建立的串联型机械臂动力学模型函数，对机器人动力学模型进行未知动态估计，得到改进的漏斗函数；根据所述改进的漏斗函数，限制轨迹跟踪误差的范围，得到转换误差函数；根据虚拟控制输入函数，对所述转换误差函数的导数进行优化，得到优化后的转换误差导数；通过漏斗连续非奇异快速终端滑模面，结合所述优化后的转换误差导数，得到漏斗连续非奇异快速终端滑模控制器函数；基于所述改进的漏斗函数的有界性，对所述漏斗连续非奇异快速终端滑模控制器函数中的自适应增益量进行设计，得到自适应律函数。2.根据权利要求1所述的一种可调漏斗边界的自适应滑模控制方法，其特征在于，所述基于预建立的串联型机械臂动力学模型函数，对机器人动力学模型进行未知动态估计，得到改进的漏斗函数，具体包括：确定正对角矩阵将所述正对角矩阵与所述预建立的串联型机械臂动力学模型函数相结合，得到复合型串联机械臂动力学模型函数；根据设定的延迟时间以及机械臂关节位置，通过数值微分方法，计算得到关节驱动速度以及关节驱动加速度；将所述关节驱动速度以及关节驱动加速度与所述复合型串联机械臂动力学模型函数进行未知动态估计，得到所述改进的漏斗函数。3.根据权利要求1所述的一种可调漏斗边界的自适应滑模控制方法，其特征在于，根据所述改进的漏斗函数，限制轨迹跟踪误差的范围，得到转换误差函数，具体包括：根据e＝q
‑
q
d
，得到定义轨迹跟踪误差e；其中，q＝[q1，q2，...q
n
]
T
表示机械臂关节位置，q
d
∈R
n
表示期望位置信号，R
n
为每个元素的n维向量；根据将所述轨迹跟踪误差的范围进行限制，得到所述转换误差函数；其中，w
j
为转换误差，e
j
为所述轨迹跟踪误差，F
u
为漏斗边界变量，j＝1，2，...，n。4.根据权利要求3所述的一种可调漏斗边界的自适应滑模控制方法，其特征在于，所述漏斗边界变量F
u
＝(u0‑
u
∞
)exp(
‑
a(i)t)+u
∞
；其中，u0和u
∞
为正常数，满足u0＞u
∞
；F
u
(0)＝u0为初始误差的最大边界，u
∞
＝lim
t
→
∞
F
u
(t)为稳态误差边界，t为间隔时间；a(i)为漏斗边界中间变量函数，并满足b1、b2为常数且1＜b2≤b1，i为漏斗边界调整次数。5.根据权利要求1所述的一种可调漏斗边界的自适应滑模控制方法，其特征在于，根据虚拟控制输入函数，对所述转换误差函数的导数进行优化，得到优化后的转换误差导数，具体包括：
对所述转换误差函数进行一阶求导，得到其中，为所述转换误差函数的一阶导数，F
u
为漏斗边界函数，e
j
为所述轨迹跟踪误差，为所述轨迹跟踪误差的一阶导数，为漏斗边界函数的一阶导数...
【专利技术属性】
技术研发人员：王怀震，刘润晨，高明，李洪生，
申请(专利权)人：山东新一代信息产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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