适用于三关节机械手的控制方法和装置、终端及介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及生产控制技术领域，公开了一种适用于三关节机械手的控制方法和装置、终端及介质，包括：构建三关节机械手的动态性能模型；利用反演控制算法将三关节机械手分解为三个子系统，并分别判定子系统是否处于稳定状态；若子系统稳定，则获取三关节机械手系统的控制律；若子系统不稳定，则构建三关节机械手的模糊系统；通过模糊系统获取三关节机械手系统的模糊控制律；通过模糊控制律和/或控制律对三关节机械手进行控制；本发明专利技术通过构建动态性能模型，并根据动态性能模型将三关节机械手分解为三个子系统，通过引入模糊系统，在不需要建立系统数学模型的情况下，实现了对三关节机械手的控制。手的控制。手的控制。

【技术实现步骤摘要】
适用于三关节机械手的控制方法和装置、终端及介质


[0001]本专利技术涉及生产控制
，具体涉及一种适用于三关节机械手的控制方法和装置
、
终端及介质
。

技术介绍

[0002]在风管法兰生产线中，机械手是一种自动化设备，通常用于从一个位置移动和操纵工件
。
可以被用来：从储存区取出零件并将其放在生产线上的指定位置上；拿起风管法兰并在指定位置上进行装配；在生产线上进行质量检查并将不合格的零件移除
。
[0003]现存的机械手存在的缺点是控制的精度问题
。
机械手的控制精度可能会受到以下因素的影响：机械手本身的精度，如果机械手的零件或结构不精确，它可能无法准确地移动或操纵工件
。
[0004]控制系统的精度，如果控制系统的传感器或编码器不准确，它可能会导致机械手的误差
。
[0005]环境因素，如果生产线上的温度
、
湿度
、
震动等环境因素不稳定，可能会影响机械手的精度
。
[0006]因此，机械手在操作时需要保持一定的精度，以确保准确性和可靠性
。
如果机械手的精度不够高，可能会导致生产线的效率降低
、
产生浪费和缺陷，并且可能需要手动调整或重新操作，增加了额外的成本和时间
。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是机械手的控制精度不高，目的在于提供适用于三关节机械手的控制方法和装置/>、
终端及介质，解决了三关节机械手的控制精度的问题
。
[0008]本专利技术通过下述技术方案实现：一种适用于三关节机械手的控制方法，包括：第一步，构建三关节机械手的动态性能模型；第二步，利用反演控制算法将三关节机械手分解为三个子系统，并分别判定子系统是否处于稳定状态；第三步，若子系统稳定，则构建三关节机械手的牛顿
‑
欧拉运动方程，并通过运动方程获取三关节机械手系统的控制律；若子系统不稳定，则构建三关节机械手的模糊系统，并通过模糊系统获取三关节机械手系统的模糊控制律；第四步，通过模糊控制律和
/
或控制律对三关节机械手进行控制
。
[0009]具体地，第一步中，构建三关节机械手的动态性能模型的方法包括：构建动态性能的非线性微分方程：，其中，为机械手的关节角位移量，为机械手的角速度，为机械手的角加速度，为机械手的质量矩阵，为机械手的哥氏力，为机械手的外加扰动，为机械手
的控制力矩；判断三关节机械手系统是否满足：（1）为有界的正定对称矩阵；（2），其中
,
为的一阶导数；若满足上述条件，则构建动态性能模型：，，，其中，，，，为的一阶导数，为的一阶导数
。
[0010]且有：，，式中，分别为三个关节的质量，分别为三个关节的长度，分别为三个关节的角位移量，分别为的一阶导数，分别为三个关节的控制力矩
。
[0011]具体地，第二步的方法包括以下步骤：确定中间虚拟控制项，其中，为三关节机械手的理想输出角位移量，为的一阶导数，为系统跟踪误差，为控制系数且；构建三关节机械手各个子系统对应的李雅普洛夫函数：，且有，为速度误差，为的一阶导数，为的一阶导数；判断是否成立，若成立，则表示对应的子系统稳定；若不成立，则表示对应的子系统不稳定
。
[0012]可选地，若，则新构建的李雅普洛夫函数，且有，式中，为另一个控制系数，，为用于逼近的模糊系统，为基于哥氏效应和加速度的总力矩向量，为的一阶导数
。
[0013]具体地，第三步中构建模糊系统的方法包括：设计模糊系统的规则库，并将第
i
个规则表示为：：
IF
ꢀꢀ
is
ꢀꢀ
， is ，
ꢀ…
， is ，
then ，其中，，为模糊系统的输入变量，为的隶属度函
数，，
N
为模糊系统的模糊规则数量，
n
为模糊系统的输入变量数量，为模糊系统的输出变量；向模糊系统输入输入变量，并输出输出变量：，其中，，为第
i
个规则对应的逼近常量，，；构建模糊系统，
。
[0014]具体地，第三步中，模糊控制律的获取方法为：设定为最优逼近常量，若存在任意给定的常量满足，则获得模糊控制律，，其中
、
为控制常数，为的一阶导数；控制律的获取方法为：对与三关节机械手对应的牛顿
‑
欧拉运动方程使用泰勒级数展开，使其线性化后通过
PID
控制器获取控制律
。
[0015]可选地，中间虚拟控制项的确定方法为：获取速度误差，构建关系式；设定中间虚拟控制量；构造基于且关于的李雅普洛夫函数，并计算获得此函数关于时间的一阶导数，若所有非零的对应的导数均小于0，则判定为能通过中间虚拟控制量使趋于0；若能通过使趋于0，则输出；若不能通过使趋于0，则重新设定中间虚拟控制量，并使，再重复上一步骤
。
[0016]一种适用于三关节机械手的控制装置，包括：模型构建模块，其用于构建三关节机械手的动态性能模型；子系统判定模块，其用于利用反演控制算法将三关节机械手分解为三个子系统，并分别判定子系统是否处于稳定状态；系统构建模块，其用于在子系统稳定时，构建三关节机械手的牛顿
‑
欧拉运动方程；在子系统不稳定时，构建三关节机械手的模糊系统；获取模块，其用于在子系统稳定时，获取三关节机械手系统的控制律；在子系统不稳定时，获取三关节机械手系统的模糊控制律；控制模块，其用于通过模糊控制律和
/
或控制律对三关节机械手进行控制
。
[0017]一种适用于三关节机械手的控制终端，包括存储器
、
处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法的步骤
。
[0018]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤
。
[0019]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术通过构建动态性能模型，并根据动态性能模型将三关节机械手分解为三个
子系统，通过引入模糊系统，在不需要建立系统数学模型的情况下，实现了对三关节机械手的控制
。
[0020]可以有效的提高对三关节机械手的控制精度，从而使机械手可以更准确地移动和操纵工件，从而提高生产线的速度和效率，可以实现更高程度的自动化生产，减少了对人力的依赖和操作风险，从而提高了生产效率和生产线的可靠性
。
附图说明
[0021]附图示出了本专利技术的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本专利技术的原理，其中包括了这些附图以提供对本专利技术的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于三关节机械手的控制方法，其特征在于，包括：第一步，构建三关节机械手的动态性能模型；第二步，利用反演控制算法将三关节机械手分解为三个子系统，并分别判定子系统是否处于稳定状态；第三步，若子系统稳定，则构建三关节机械手的牛顿
‑
欧拉运动方程，并通过运动方程获取三关节机械手系统的控制律；若子系统不稳定，则构建三关节机械手的模糊系统，并通过模糊系统获取三关节机械手系统的模糊控制律；第四步，通过模糊控制律和
/
或控制律对三关节机械手进行控制
。2.
根据权利要求1所述的一种适用于三关节机械手的控制方法，其特征在于，第一步中，构建三关节机械手的动态性能模型的方法包括：构建动态性能的非线性微分方程：，其中，为机械手的关节角位移量，为机械手的角速度，为机械手的角加速度，为机械手的质量矩阵，为机械手的哥氏力，为机械手的外加扰动，为机械手的控制力矩；判断三关节机械手系统是否满足：（1）为有界的正定对称矩阵；（2），其中
,
为的一阶导数；若满足上述条件，则构建动态性能模型：，，，其中，，，，为的一阶导数，为的一阶导数；且有：，，式中，分别为三个关节的质量，分别为三个关节的长度，分别为三个关节的角位移量，分别为的一阶导数，分别为三个关节的控制力矩
。3.
根据权利要求2所述的一种适用于三关节机械手的控制方法，其特征在于，第二步的方法包括以下步骤：确定中间虚拟控制项，其中，为三关节机械手的理想输出角位移量，为的一阶导数，为系统跟踪误差，为控制系数且；
构建三关节机械手各个子系统对应的李雅普洛夫函数：，且有，为速度误差，为的一阶导数，为的一阶导数；判断是否成立，若成立，则表示对应的子系统稳定；若不成立，则表示对应的子系统不稳定
。4.
根据权利要求3所述的一种适用于三关节机械手的控制方法，其特征在于，若，则新构建的李雅普洛夫函数，且有，式中，为另一个控制系数，，为用于逼近的模糊系统，为基于哥氏效应和加速度的总力矩向量，为的一阶导数
。5.
根据权利要求4所述的一种适用于三关节机械手的控制方法，其特征在于，第三步中构建模糊系统的方法包括：设计模糊系统的规则库，并将第
i
个规则表示为：：
IF
ꢀꢀ
is
ꢀꢀ
， is ，
ꢀ…
， is ，
then ，其中，，为模糊...

【专利技术属性】
技术研发人员：李沪，杨有明，王勇锋，余绍保，闫帅增，曹彬彬，王义俊，舒波，魏晓东，李杨，
申请(专利权)人：中建四局机电安装有限公司，
类型：发明
国别省市：