【技术实现步骤摘要】
本公开涉及机器人用同步电机控制领域，具体涉及一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法及其系统。
技术介绍
1、同步电机具有高性能、高效率、高可靠性的特点，在结构设计上也追求简单、质轻、体积小等目标。因此，该电机在机器人上取得了大量的应用。由此构造的机器人在纺织、汽车、船舶等领域中得到了广泛应用。在机器人同步电机的控制中，矢量控制策略是一种高性能的控制策略，能够实现高精度、高效率、高鲁棒性的控制。然而，机器人同步电机在高精控制中，外部扰动和电机参数的变化将在一定程度上影响运动的性能。为了解决这个问题，本专利技术针对机器人同步电机系统存在模型不确定项以及外部扰动，设计了一种自适应模糊滑模的机器人同步电机转速控制方法。与传统的直流电机相比，机器人同步电机具有的优势包括：体积小、效率高、重量轻以及控制简单等，目前在各种场景都有应用，例如纺织、冶金、机械等传统工业领域。机器人同步电机的控制策略研究一直是热门的话题，其中矢量控制策略的应用最为广泛。它的基本思路是通过矢量控制的坐标变换来模拟出直流电机的转矩控制规律，通过对定子励磁电流分量与转矩电流分量的独立控制来实现对机器人同步电机的转矩控制，避免了电机强耦合的特性带来的不利影响。其中id＝0控制实现了d,q轴电流的静态解耦。当直轴的电流id＝0时，这意味着d轴的阻尼绕组不再产生磁场，这使得转矩大小将完全由电流iq来控制，该方法最为常见。机器人同步电机运行中存在的各种干扰和冲击也将直接影响电机系统的性能，针对机器人同步电机调速系统中pi/pid控制器无法满足高精度控制要求的问题,通常采用的
2、(1)机器人同步电机需要体积小、效率高以及灵活的响应，但是在控制过程中，传统滑模控制(smc)策略的不连续性特征可能导致系统出现大幅度的颤振。这种颤振现象会影响系统的稳定性和控制精度，因此需要设计新的控制策略来实现更高效、更精确的控制。
3、(2)机器人同步电机本身是一个具有多变量、强耦合、非线性和可变参数的复杂系统，模型参数摄动和外界环境的干扰会影响同步控制精度，因此需要考虑抗干扰特性。特别是在高精度控制中，这种干扰可能会导致控制系统的不稳定性和控制精度下降。
技术实现思路
1、本公开提供一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法及其系统，能够解决传统滑模控制策略的不连续性特征可能导致系统出现大幅度的颤振，以及模型参数摄动和外界环境的干扰，影响系统稳定性和控制精度的问题。本公开提供如下技术方案：
2、作为本公开实施例的一个方面，提供一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法，包括如下步骤：
3、基于参数不确定性及外界扰动，建立机器人同步电机线性模型；
4、基于所述机器人同步电机线性模型，设计增益切换的滑模控制器；
5、针对所述滑模控制器构建模糊规则调节控制增益，实现自适应切换增益。
6、可选地，所述机器人同步电机线性模型为：
7、
8、式中，a、b、d为模型的不确定参数，分别为a、b、d标称的模型参数，将实际运动模型与标称运动模型之间的偏差作为不确定性进行处理，其中，
9、
10、其中，ωe为电角速度误差，u为切换控制律，假设外部环境扰动和模型不确定项g均存在未知边界，且均大于0。
11、可选地，所述设计增益切换的滑模控制器中，还包括构建无震颤的切换滑模控制律：
12、
13、式中，u为切换控制律，kfuzzy为模糊规则输出，分别为a、b、d标称的模型参数，a、b、d为模型的不确定参数，λ1为正常数，ωm为电角速度，σ(t)为设计的滑模面，k(σ)为切换增益，sign(σ)为符号函数。
14、可选地，所述设计增益切换的滑模控制器中，还包括构建滑模面：
15、σ(t)＝λ2ωe
16、式中，σ(t)构建的滑模面，λ2为正常数，ωe为电角速度误差。
17、可选地，基于所述滑模面得到动态趋近律为：
18、fre＝-λ1σ(t)-kfuzzy|k(σ)|sign(σ)
19、可选地，所述滑模控制器的切换增益为：
20、
21、式中，λ3＜0为常数，σ为滑动变量。
22、可选地，所述模糊规则输出为：
23、
24、式中，和为模糊规则q的隶属度，为模糊规则q的权重，q为模糊规则数量，为模糊基向量。
25、作为本公开实施例的另一个方面，提供一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制系统，包括：
26、机器人同步电机线性模型构建模块，基于参数不确定性及外界扰动，建立机器人同步电机线性模型；
27、滑模控制器设计模块，基于所述机器人同步电机线性模型，设计增益切换的滑模控制器；
28、模糊规则构建模块，针对所述滑模控制器构建模糊规则调节控制增益，实现自适应切换增益。
29、作为本公开实施例的另一个方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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上述的自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法。
30、作为本公开实施例的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现上述的自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法。
31、相对于现有技术，本公开的有益效果为：
32、1、本公开利用构建的模糊规则来调节切换增益，使得机器人同步电机获得快速响应的同时避免大幅度的震颤。同时，采用积分自适应方法来减小不确定性和外界干扰的影响，进一步提高了系统的鲁棒性和控制精度。
33、2、在机器人同步电机的控制中，参数摄动和外界环境的干扰会影响同步控制精度，采用模糊逻辑调节控制作用来补偿干扰的影响，可以有效地提高系统的抗干扰能力，从而实现更高精度、更稳定的控制。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法，其特征在于，所述机器人同步电机线性模型为：
3.如权利要求1所述的一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法，其特征在于，所述设计增益切换的滑模控制器中，还包括构建无震颤的切换滑模控制律：
4.如权利要求3所述的一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法，其特征在于，所述设计增益切换的滑模控制器中，还包括构建滑模面：
5.如权利要求4所述的一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法，其特征在于，基于所述滑模面得到动态趋近律为：
6.如权利要求5所述的一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法，其特征在于，所述滑模控制器的切换增益为：
7.如权利要求1所述的一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法，其特征在于，所述模糊规则输出为：
8.一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法，其特征在于，所述机器人同步电机线性模型为：
3.如权利要求1所述的一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法，其特征在于，所述设计增益切换的滑模控制器中，还包括构建无震颤的切换滑模控制律：
4.如权利要求3所述的一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法，其特征在于，所述设计增益切换的滑模控制器中，还包括构建滑模面：
5.如权利要求4所述的一种自适应模糊滑模的机器人同步电机控制方法，其特征在于，基于所述滑模面得到动态趋近律为：
6.如权利要求5所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋立泉，李晨，许桂林，肖汉彪，孟杰，何儒汉，徐卫林，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。