一种基于压电驱动的机器人末端执行器精密控制方法技术

一种基于压电驱动的机器人末端执行器精密控制方法，本方法采用压电驱动器做为机器人末端执行机构，建立压电驱动器末端执行机构系统模型，并基于该模型设计动态滑模观测器，利用Lambert W确定了时滞情况下动态滑模控制器的参数；通过构建Lyapunov函数和Barbalat引理证明了该控制器的渐近稳定性；最后通过仿真实验证明了该控制器的优势及有效性，实现机器人末端执行器的高精密控制。末端执行器的高精密控制。末端执行器的高精密控制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压电驱动的机器人末端执行器精密控制方法


[0001]本专利技术涉及压电控制及机器人控制领域，特别是涉及一种基于压电驱动的机器人末端执行器精密控制方法。

技术介绍

[0002]随着我国产业结构改革，对高档数控机床和机器人的高精密操作要求也越来越高，能够进行超级精密加工的机器人在我国国防工业及民用产业中都有着广泛的需求背景，因此对于机器人在执行加工任务时的末端高精度定位控制有着重要的研究意义，采用压电驱动器作为机器人末端执行机构在闭环控制状态下执行任务时，末端高精度定位控制往往受限于传感器末端定位感知、控制器硬件系统压电控制信号转换、功率放大器压电驱动信号放大等环节的滞后因素。正是人们对机器人高精密控制存在这样的控制要求，越来越多的科研人员将机器人末端位置控制当作机器人领域的重点研究方向之一。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决机器人末端执行器高精密位置控制问题，提出了一种基于压电驱动的机器人末端执行器精密控制方法。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术解决技术问题的方案如下：
>[0005]一种基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压电驱动的机器人末端执行器精密控制方法，其特征在于，该方法首先建立机械臂末端执行器的动力学模型，即压电驱动器的系统动力学模型；接下来，基于该模型设计了动态滑模控制器，并利用Lambert W确定了时滞情况下动态滑模控制器的参数；通过构建Lyapunov函数和Barbalat引理证明了该控制器的渐近稳定性；最后通过仿真实验证明了该控制器的优势及有效性；该方法包括以下步骤：步骤一，建立机械臂末端执行器动力学模型式中，m
p
、c
p
、k
p
、x
p
和F
p
分别代表压电驱动器的质量、阻尼系数、刚度、输出位移和输出力，分别代表输入电压下压电驱动器的加速度与速度，m
d
代表末端执行器装置的质量，将m
p
和m
d
合并为m
sum
；当不考虑压电驱动器的迟滞特性，可将输出力与输入电压之间看作线性关系，即F
p
＝Ku(t)，其中K为输出力与输入电压的转换比。考虑到系统的干扰以及非线性因素Q，系统的完整动态模型为：简化为以下形式其中步骤二，设计基于Lambert W函数的动态滑模控制器假设系统的期望位置为x
d
，则系统的位置误差及其导数为e＝x
d
‑
x
p
、定义滑模面函数为：其中c1、c2为控制器参数；将s作为新的系统状态，设计二阶滑模面为：先不考虑系统干扰及不确定性d，通过取二阶滑模面的导结合式(3)、(4)和(5)，得出滑模控制律的等效控制项为：为了保证滑模达到条件成立，设计切换控制器如下滑模控制律由等效控制和切换控制组成，即
在控制过程中，等效控制使目标接近期望位置，切换控制维持目标稳定在期望位置。因此，在等效控制时，使用Lambert W函数，通过将最右特征值分配到所需位置，获得时滞情况下的控制增益；等效控制下动力学模型为：考虑到反馈回路中的延时T，控制器输入是延迟状态变量的函数时，将x(t
‑
T)代替x(t)得新的等效控制：定义x
p
＝x1，将式(10)代入式(9)，用于稳定性分析，设x
d<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振国，范飘，于帅，董宜坤，宁鹏，李岳胧，卢晓晖，刘克平，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：