【技术实现步骤摘要】
本专利技术设计一种基于eso的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，属于机器人控制。
技术介绍
1、车载并联稳定平台是一个多输入、多输出、非线性、强耦合、多自由度的复杂系统，易受到姿态轴之间的耦合、负载变化及外界干扰影响其工作，现有技术通常使用终端滑模控制方法来解决这一问题。
2、然而终端滑模控制方法存在一定的缺陷。
3、终端滑模由于存在负指数项，控制输入会出现无穷大的情况，即产生奇异现象；终端滑模的收敛速度不是最快的；终端滑模控制器仍是基于系统模型的控制方法，建模时并未考虑外部扰动，存在抖振问题。
4、eso(扩张状态观测器)是将系统外部扰动和内部不确定性统一为总扰动，通常会浪费模型的有效信息，并造成系统的相位后移。
5、因此，有必要对车载并联稳定平台控制方法进行进一步研究，以提高车载并联稳定平台控制稳定性。
技术实现思路
1、为了克服上述问题，本专利技术人进行了深入研究，提出了一种基于eso的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，该方法包括：
2、构建串级控制器对车载并联稳定平台进行控制，所述串级控制器为姿态环和位置环两级串级控制器，将并联稳定平台姿态实际测量值和目标姿态角输入至姿态环，姿态环进行扩张状态观测器复合快速非奇异终端滑模控制，输出姿态控制量进行运动学解算，解算出位置环电动缸目标位置，将目标位置和电动缸位置实际测量值输入至位置环控制器，位置环进行扩张状态观测器复合快速非奇异终端滑模控制，输出电动缸
3、在一个实施方式中，所述串级控制器姿态环的输入为并联稳定平台姿态实际测量值和目标姿态角，输出为姿态控制量，包括一个扩张状态观测器和一个快速非奇异终端滑模姿态控制器；
4、其中，所述快速非奇异终端滑模姿态控制器的输出为姿态角控制量，扩张状态观测器的输出为姿态环集总干扰量。
5、所述快速非奇异终端滑模姿态控制器的输入为并联稳定平台姿态实际测量值和目标姿态角，扩张状态观测器的输入为并联稳定平台实际测量姿态角和快速非奇异终端滑模姿态控制器输出姿态角控制量。
6、优选地，所述姿态环扩张状态观测器表示为：
7、
8、
9、其中，由于有俯仰角和横滚角两个姿态角需要控制，所设计的两个姿态角控制器都是相同的，仅仅是下标不同，本专利用下标j表示不同的姿态角，j＝x表示俯仰角，j＝y表示横滚角，zj1、zj2、zj3分别为扩张状态观测器内部状态变量ej1、ej2和总干扰fj的估计值，βj1、βj2、βj3为扩张状态观测器的参数，uj为姿态环输出姿态角控制量，wj为观测部分的导数。
10、优选地，所述姿态环快速非奇异终端滑模姿态控制器的滑模面σj表示为：
11、
12、ej1＝θrj-θjj∈[x,y]
13、其中，θrj为目标姿态角，θj为输出姿态角，ej1为期望姿态角与输出姿态角的误差，αj＞0，βj＞0；pj、qj、gj、hj均为正奇数且sgn(·)是符号函数。
14、优选地，所述姿态环快速非奇异终端滑模姿态控制器的趋近率表示为：
15、
16、式中，εj＞0，αj、pj、qj均为正奇数且
17、优选地，所述姿态环快速非奇异终端滑模姿态控制器表示为：
18、
19、其中，下标j表示不同的姿态角，j＝x表示俯仰角，j＝y表示横滚角，fj为姿态环总扰动。
20、优选地，所述姿态环扩张状态观测器复合快速非奇异终端滑模姿态控制器表示为：
21、
22、式中，下标j表示不同的姿态角，j＝x表示俯仰角，j＝y表示横滚角，zj3为姿态环总扰动fj的估计值。
23、在一个实施方式中，所述根据姿态角进行运动学解算出电动缸目标位置：
24、
25、piq′i＝(x″i,y″i,z″i)i∈[1,2,3]
26、
27、
28、
29、其中，由于有p1q1、p2q2、p3q3三个电动缸需要控制，三个电动缸的控制器除下标外都是相同的，本专利用下标i表示不同的电动缸，表示一号电动缸，表示二号电动缸，表示三号电动缸，||piq′i||表示电动缸位置量，piq′i表示电动缸位置向量坐标，p1q′1表示一号电动缸位置向量坐标，p2q′2表示二号电动缸位置向量坐标，p3q′3表示三号电动缸位置向量坐标，xi、yi、zi表示piq′i列向量坐标分量，θx表示俯仰角旋转角度，θy表示横滚角旋转角度，r为平台半径，h为上下平台之间的距离。
30、在一个实施方式中，所述串级控制器位置环的输入为运动学解算出的电动缸目标位置和电动缸实际测量位置，输出为电动缸位置控制量，车载并联稳定平台根据电动缸位置控制量运动。
31、所述串级控制器位置环包括一个扩张状态观测器和一个快速非奇异终端滑模位置控制器；
32、其中，所述快速非奇异终端滑模位置控制器的输出为电动缸位置控制量，所述位置环扩张状态观测器的输出为位置环集总干扰量。
33、所述快速非奇异终端滑模位置控制器的输入为电动缸目标位置、电缸实际位置、电动缸实际速度以及位置环集总干扰量，所述位置环扩张状态观测器的输入为电动缸实际位置和电动缸实际速度。
34、优选地，所述位置环扩张状态观测器表示为：
35、
36、
37、其中，由于有三个电动缸需要控制，三个电动缸的控制器除下标外都是相同的，本专利用下标i表示不同的电动缸，i＝1表示一号电动缸，i＝2表示二号电动缸，i＝3表示三号电动缸，b是阻尼系数，j是转动惯量，np是极对数，φ是永磁体磁通量，s是电缸的导程，是定子电流，是快速非奇异终端滑模位置控制器，vi是电动缸速度，为电动缸速度的观测值，是位置环控制扰动，为控制扰动的观测值，和为设计参数，ci为观测部分的导数。
38、优选地，所述位置环快速非奇异终端滑模位置控制器的滑模面表示为：
39、
40、
41、
42、其中，均为正奇数，且sgn(·)是符号函数，为电动缸位置误差，为电动缸速度误差，li为电动缸实际位置，为电动缸目标位置。
43、优选地，所述位置环快速非奇异终端滑模位置控制器的趋近率表示为：
44、
45、其中，ki、ρi、均为正奇数。
46、优选地，所述位置环快速非奇异终端滑模姿态控制器表示为：
47、
48、优选地，，所述位置环扩张状态观测器复合快速非奇异终端滑模位置控制器表示为：
49、
50、有益效果
51、与现有的并联稳定平台姿态控制方法相比，本专利技术具有以下技术效果：(1)姿态环和位置环分别设计快速非奇异终本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于ESO的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于ESO的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于ESO的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的基于ESO的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基于ESO的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的基于ESO的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的基于ESO的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的基于ESO的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的基于ESO的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的基于ESO的车载并联稳定平台快速非
...【技术特征摘要】
1.基于eso的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于eso的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于eso的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的基于eso的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基于eso的车载并联稳定平台快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：
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