一种绳驱柔性机械臂的时频协同扰动抑制方法及系统技术方案

本发明专利技术属于机械臂运动控制相关技术领域，其公开了一种绳驱柔性机械臂的时频协同扰动抑制方法及系统，系统包括松弛模糊扰动观测器、绳驱柔性机械臂运动控制器及自趋优陷波滤波器，松弛模糊扰动观测器用于实时观测外部扰动引起的绳索拉力变化；绳驱柔性机械臂运动控制器用于依据绳索拉力变化数据发出控制信号到自趋优陷波滤波器；自趋优陷波滤波器用于对接收到的控制信号进行陷波滤波，以衰减掉预定频率的干扰信号，进而抑制绳驱柔性机械臂的振动；自趋优陷波滤波器还用于将经陷波滤波后的控制信号传输给绳驱柔性机械臂。抑制系统通过松弛模糊扰动观测器及自趋优陷波滤波器联合实现了时域与频域两个角度的协同扰动抑制，提高了精度。高了精度。高了精度。

【技术实现步骤摘要】
一种绳驱柔性机械臂的时频协同扰动抑制方法及系统


[0001]本专利技术属于机械臂运动控制相关
，更具体地，涉及一种绳驱柔性机械臂的时频协同扰动抑制方法及系统。

技术介绍

[0002]目前工业机器人的应用场景愈来愈广泛，苛刻的生产环境对机器人的重量、体积和灵活度都提出了更高的要求。与此同时，随着研发水平的不断提升、工艺技术不断创新，以及新材料的相继投入使用，工业机械臂逐渐向轻量化、柔性化发展。通过引入绳索牵引关节这一特殊传动方式，绳驱柔性机械臂可将电机驱动部件集中安装于基座处，从而大幅度降低机械臂的自重及长径比。由此，绳驱柔性机械臂灵活性更强、末端可达性更好，可更好适用于人机协作场景和具有复杂空间结构的智能制造场景。机械臂柔性、灵活性的提升伴随着系统刚度的降低。然而，绳驱机械臂在作业过程中，不可避免地面临接触力冲击、末端负载变化以及运动部件摩擦等多源扰动。这些因素不仅会影响绳驱柔性机械臂的位姿调节精度，甚至还会造成系统振动。
[0003]考虑到多源扰动对绳驱柔性机械臂的影响，研究学者提出了基于扰动观测的自抗扰控制策略。通过构建状态观本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绳驱柔性机械臂的时频协同扰动抑制系统，其特征在于：所述抑制系统包括松弛模糊扰动观测器、绳驱柔性机械臂运动控制器及自趋优陷波滤波器，所述松弛模糊扰动观测器用于实时观测外部扰动引起的绳索拉力变化；所述绳驱柔性机械臂运动控制器用于依据收到的来自所述松弛模糊扰动观测器的绳索拉力变化数据发出控制信号到所述自趋优陷波滤波器；所述自趋优陷波滤波器用于对接收到的控制信号进行陷波滤波，以衰减掉预定频率的干扰信号，进而抑制绳驱柔性机械臂的振动；所述自趋优陷波滤波器还用于将经陷波滤波后的控制信号传输给绳驱柔性机械臂；所述抑制系统通过松弛模糊扰动观测器及自趋优陷波滤波器联合实现了时域与频域两个角度的协同扰动抑制；所述松弛模糊扰动观测器的表达式为：式中，x
d
＝[i
q i
d ω T
l
]
T
为扩张状态向量，表示扩展状态向量x
d
的观测向量，i
d
和i
q
是d
‑
q轴电流，ω为电机的电角速度，T
l
为负载转矩，为负载转矩的观测值，V
d
和V
q
是d
‑
q轴电压；h
i
(ω)表示第i条模糊规则的权重；ξ、R
s
、J
m
、B
f
和λ
m
分别为电机极对数、定子电阻、转动惯量、粘性摩擦系数和磁通量；L为定子电感；和C
out
＝[0 0 0 1]表示系数矩阵；L
i
为观测增益矩阵，采用非并行分布补偿机制设定，即R
j
和Z
j
为具有预定维度的增益矩阵。2.如权利要求1所述的绳驱柔性机械臂的时频协同扰动抑制系统，其特征在于：所述自趋优陷波滤波器包括参数化陷波滤波器及陷波频率迭代校正器；所述自趋优陷波滤波器能够在特定频率范围内设置衰减比率，在不损失其他频率范围的指令信号的同时，削弱特定频率干扰信号的影响。3.如权利要求2所述的绳驱柔性机械臂的时频协同扰动抑制系统，其特征在于：所述参数化陷波滤波器的数学表达式为：式中，A
m
表示陷波幅值，f
w
表示陷波宽度，f
r
为陷波频率，f
Δh
和f
Δl
分别表示
上下陷波宽度，满足以下关系式：4.如权利要求2所述的绳驱柔性机械臂的时频协同扰动抑制系统，其特征在于：所述陷波频率迭代校正器通过比较方差σ
h
和σ
l
来调整设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李虎，谢远龙，王书亭，王宇翔，张鸿洋，王超，熊体凡，吴昊，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：