一种力反馈机械手的滑模控制方法技术

本发明专利技术公开了一种力反馈机械手的滑模控制方法，包括以下步骤：步骤一，建立运动学模型和动力学模型；步骤二，确定力反馈系统状态空间表达式；步骤三，设计滑模面；步骤四，力反馈系统稳定性分析；步骤五，确定滑模控制律应满足的条件；步骤六，控制力反馈机械手；相较于现有的力反馈机械手控制方法，本发明专利技术采用滑模控制方法，该方法可以根据系统当前状态动态变化，以实现系统按照预设的滑模状态轨迹运动，其具有良好的适应性和鲁棒性，能够减小扰动因素对动力学模型的干扰，达到精确控制的效果；并且滑模控制方法仅仅需要调节两个参数，调整更为方便简单，能够提高控制方法的设计效率。能够提高控制方法的设计效率。能够提高控制方法的设计效率。

【技术实现步骤摘要】
一种力反馈机械手的滑模控制方法


[0001]本专利技术涉及一种力反馈机械手的滑模控制方法。

技术介绍

[0002]力反馈手套是一款最为接近人手的机械手；在很多领域被广泛使用，特别是在慢性疾病、残疾和运动障碍等导致的手部功能障碍患者康复中具有优异的表现。
[0003]但现有力反馈机械手的控制方法存在以下缺陷：一是扰动因素对系统动力学模型的干扰较大，导致控制精度较低；二是控制参数较多，导致控制方法的设计效率低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种力反馈机械手的滑模控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种力反馈机械手的滑模控制方法，包括以下步骤：步骤一，建立运动学模型和动力学模型；步骤二，确定力反馈系统状态空间表达式；步骤三，设计滑模面；步骤四，力反馈系统稳定性分析；步骤五，确定滑模控制律应满足的条件；步骤六，控制力反馈机械手；
[0006]其中在上述步骤一中，以力反馈机械手平台中导轨上的滑块为被控对象，搭建力反馈机械手单指驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种力反馈机械手的滑模控制方法，包括以下步骤：步骤一，建立运动学模型和动力学模型；步骤二，确定力反馈系统状态空间表达式；步骤三，设计滑模面；步骤四，力反馈系统稳定性分析；步骤五，确定滑模控制律应满足的条件；步骤六，控制力反馈机械手；其特征在于：其中在上述步骤一中，以力反馈机械手平台中导轨上的滑块为被控对象，搭建力反馈机械手单指驱动部分的运动学模型和力反馈机械手动力学模型；其中在上述步骤二中，确定力反馈机械手的状态空间表达式；其中在上述步骤三中，设计力反馈滑模控制律；其中在上述步骤四中，分析力反馈系统稳定性，求解控制器参数；其中在上述步骤五中，确定滑模控制律应满足的条件，以使系统满足滑动状态可达性；其中在上述步骤六中，将计算出的控制量作用于力反馈机械手系统，实现精确控制。2.根据权利要求1所述的一种力反馈机械手的滑模控制方法，其特征在于：所述步骤一中，力反馈机械手单指驱动部分的运动学模型中，弹簧拉力的理论模型满足：f(t)＝kx式中k为弹簧弹性系数(N/mm)，x为滑块位移(mm)；可得：又因为电机通过履带传动，从而可以得到电机的位移(mm)：式中v为电机转动线速度(mm/s)；可得：分别对等式两边求导得：若跟踪正弦信号：f(t)＝sint那么可以得到直流电机调速控制量：力反馈机械手动力学模型描述为：3.根据权利要求1所述的一种力反馈机械手的滑模控制方法，其特征在于：所述步骤二
中，具体为：取状态变量x1＝x，那么力反馈系统的状态方程为：那么力反馈系统的状态空间表达式为：那么力反馈系统的状态空间表达式为：式中，x1为滑块的位移(mm)，x2为滑块滑动的速度(mm/s)，c为弹簧阻尼系数(N*s/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振飞，谭立国，汪雪良，张新彬，孙函宇，汪鑫伟，霍建文，冯小龙，熊永程，王一波，罗晶，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：