【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种机械臂预设固定时间扰动滑模观测方法和装置，属于机械臂。
技术介绍
1、机械臂是一个典型的机械系统，它包含模型的不确定性、摩擦力和外部扰动。这些不确定性和非线性使得机器人的精确轨迹跟踪控制成为一项极具挑战性的任务。当前，基于模型的控制器已经得到了广泛的研究如逆动力学控制器（idc）、滑模控制器（smc）、模型预测控制器（mpc）和基于模型的自适应控制器（mac）等。在上述方法中，滑模控制是一种众所周知的鲁棒非线性控制方案，在机器人控制领域得到了广泛的研究和应用，并取得了优异的控制性能。然而，模型不确定性、摩擦和外部扰动等不确定动力学会严重破坏跟踪性能。在传统的smc中，为了抑制不确定性，采用符号函数法生成不连续控制信号。但是这种方法会导致众所周知的抖振现象。为了构造一个有效的滑模控制器并同时减少抖振，基于扰动观测器的滑模控制已经得到了研究和广泛应用，这提供了一个潜在的研究方向。
技术实现思路
1、本专利技术目的是提供了一种机械臂预设固定时间扰动滑模观测方法和装置，可以估计集中的不确定性并将其反馈给控制器以实现扰动抑制控制。
2、本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
3、采集机械臂动力学参数，并建立考虑带扰动的串联机械臂系统动力学模型；
4、对机械臂动力学模型改写，并引入辅助动力学方程；
5、基于模型误差参数设计滑模变量，构造新的自适应滑模控制律，得到预设固定时间扰动滑模观测器；
6、获取观测器的
7、优选的，所述考虑带扰动的串联机械臂系统动力学模型如下：
8、，
9、其中：表示关节位置，n表示机械臂的关节个数，是的一阶导数，表示关节速度的矢量，是的二阶导数，表示加速度的矢量，是惯性矩阵，是向心科里奥利矩阵，是引力矢量，是关节转矩输入矢量，描述为扰动矢量，t表示系统运行时间。
10、优选的，改写的机械臂动力学模型如下：
11、，
12、其中：,。
13、优选的，所述辅助动力学方程为：
14、
15、其中，，，，，为辅助变量。
16、优选的，所述基于模型误差参数设计滑模变量方法如下：
17、设计滑模观测器变量为
18、，
19、其中，，
20、将代入滑模观测器变量，得到；其中，，为观测误差；
21、优选的，自适应滑模控制律构造方法如下：
22、将滑模变量趋近一个0附近的极小值，保证自适应滑模观测器将稳定；自适应滑模控制律如下：
23、，
24、，
25、其中，，为设计的自适应参数，为的估计值，为自适应参数误差。
26、本专利技术的优点在于：本专利技术与具有渐近稳定性的传统扰动观测器相比，在观测器设计中不需要不确定性及其导数的上界，滑模观测器的观测误差可以在预定的固定时间内趋近到一个以零为中心的足够小的集合中，本专利技术的观测器观测速度快，观测精度高。该观测器可以估计集中的不确定性并将其反馈给控制器以实现扰动抑制控制。
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1.一种机械臂预设固定时间扰动滑模观测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的机械臂预设固定时间扰动滑模观测方法，其特征在于，所述考虑带扰动的串联机械臂系统动力学模型如下：
3.根据权利要求2所述的机械臂预设固定时间扰动滑模观测方法，其特征在于，改写的机械臂动力学模型如下：
4.根据权利要求3所述的机械臂预设固定时间扰动滑模观测方法，其特征在于，所述辅助动力学方程为：
5.根据权利要求3所述的机械臂预设固定时间扰动滑模观测方法，其特征在于，所述基于模型误差参数设计滑模变量方法如下：
6.根据权利要求5所述的机械臂预设固定时间扰动滑模观测方法，其特征在于，自适应滑模控制律构造方法如下：
7.一种非实时域IROS与实时域应用交互通信装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，其特征在于，所述处理器被配置为在运行所述程序指令时，执行如权利要求1-6任一项所述的非实时域IROS与实时域应用交互通信方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述权
...【技术特征摘要】
1.一种机械臂预设固定时间扰动滑模观测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的机械臂预设固定时间扰动滑模观测方法，其特征在于，所述考虑带扰动的串联机械臂系统动力学模型如下：
3.根据权利要求2所述的机械臂预设固定时间扰动滑模观测方法，其特征在于，改写的机械臂动力学模型如下：
4.根据权利要求3所述的机械臂预设固定时间扰动滑模观测方法，其特征在于，所述辅助动力学方程为：
5.根据权利要求3所述的机械臂预设固定时间扰动滑模观测方法，其特征在于，所述基于模...
【专利技术属性】
技术研发人员：王怀震，程瑶，蒋风洋，
申请(专利权)人：山东新一代信息产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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