一种软体机器人滑模控制方法技术

本发明专利技术提供了一种软体机器人滑模控制方法，滑模控制方法包括以下步骤：设计滑模观测器，根据滑模观测器的结构得到估计误差动态方程，用滑块区域简化估计误差动态方程；建立软体机器人的动力学模型，定义期望轨迹和跟踪误差，将期望轨迹和跟踪误差代入软体机器人的动力学模型得到跟踪误差模型；设计控制器，设计补偿器，定义滑模面；证明系统的稳定性和系统一直驻留在滑块区域内。观测器解决了软体机器人因其柔性本体结构无法测量角速度信息造成追踪精度低的问题，用滑块区域简化滑模观测器的估计误差动态方程减少了参数便于工程实现，采用滑模算法解决了机器人存在系统不确定项的鲁棒控制问题，通过对比仿真和实验验证了所提方法的有效性。提方法的有效性。提方法的有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种软体机器人滑模控制方法


[0001]本专利技术涉及软体机器人
，尤其是涉及一种软体机器人滑模控制方法。

技术介绍

[0002]软体机器人采用高弹性硅、橡胶材料制作本体，相较于刚性材料制作的传统机器人，软体机器人对环境具有内在的柔顺性、对人体具有天生的安全性、对物体具有本质的自适应性，在医疗康复、军事侦察、工业抓取等领域具有重要应用价值。
[0003]由于软体机器人采用高弹性材料制作，其结构随内外压差的变化而改变，使得转速表、码表、陀螺仪等传统的刚性材料制作的状态传感器无法用于该型机器人的状态测量，否则刚性材料会破坏软体机器人所特有的柔顺性，也就是说，软体机器人的某些参数不能直接测量得到，这为控制器实现带来困难；同时，软体机器人的结构可形变造成动力学模型存在一定的建模误差，实际工程环境中的各类扰动会进一步加大系统的不确定性。因此，急需研究一种可以提高软体机器人系统鲁棒性的控制方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有软体机器人闭环系统鲁棒性不佳的问题，提出一种软体机器人滑模控制方法，能显著提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软体机器人滑模控制方法，其特征在于，所述滑模控制方法包括以下步骤：S1：设计滑模观测器，根据滑模观测器的结构得到估计误差动态方程，用滑块区域简化估计误差动态方程；S2：建立软体机器人的动力学模型，定义期望轨迹和跟踪误差，将期望轨迹和跟踪误差代入软体机器人的动力学模型得到跟踪误差模型；S3：基于滑模观测器和动力学模型设计控制器，设计补偿器，定义滑模面；S4：证明系统的稳定性和系统一直驻留在滑块区域内。2.根据权利要求1所述的一种软体机器人滑模控制方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：S1.1：设计滑模观测器，滑模观测器的结构为其中，q，分别表示软体机器人的角度和角速度，分别为q，的估计值，K1，K2，K3，K4分别为正常数，sign(
·
)表示符号函数，v表示需要设计的鲁棒项；S1.2：定义为估计误差，根据滑模观测器的结构得到估计误差动态方程为：S1.3：用滑块区域简化估计误差动态方程，若其中，sup
x∈R
表示在实数域R内的上确界，区域为滑块区域，用滑块区域简化滑模观测器的原理为：由可知，同时基于Fillippov解原理和公式0可知，的解为因此简化后的估计误差动态方程为3.根据权利要求2所述的一种软体机器人滑模控制方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：S2.1：建立软体机器人的动力学模型，动力学模型可以表述为其中，M为系统惯性项，C为克罗利奥项，G为势能导数项，τ为广义力，ρ表示系统不确定项，M，C，G具有以下性质，性质1：在软体机器人活动范围内，惯性项M(q)是正的；性质2：克罗利奥项由惯性项决定，即性质3：克罗利奥项对q有界，对呈现线性关系，即对任意的z∈R，有
其中K
c
是正常数，|
...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹桂州，史书怀，杜君莉，李珍平，陈二强，张小科，夏大伟，王朝华，李敏，赵光金，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：