无模型状态扰动观测器驱动的机器人操作臂控制方法及系统技术方案

技术编号:46594627 阅读:0 留言:0更新日期:2025-10-10 21:27
无模型状态扰动观测器驱动的机器人操作臂控制方法及系统,属于机器人操作臂控制技术领域,所述方法包含建立基于未建模动力学干涉值的机器人操作臂动力学方程;建立状态‑扰动观测器模型;设计引入广义误差和非线性补偿项的扰动观测器;基于补偿的状态‑扰动观测器建立独立关节控制律;优化步骤四的闭环系统动力学方程;建立广义误差驱动的人机交互系统动力学模型,实现机器人操作臂全局柔顺控制。本发明专利技术解决了机器人操作臂中由于模型不确定性、未建模非线性、外部扰动等因素引起的控制精度下降与系统鲁棒性不足的问题,尤其针对现有控制方法对系统动力学显式建模依赖强、状态变量难以准确获取和扰动补偿滞后。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人操作臂的控制,尤其涉及一种无模型状态扰动观测器驱动的机器人操作臂控制方法及系统,适用于高精度运动跟踪与柔顺人机交互场景。


技术介绍

1、随着智能制造与人机协作技术的发展,机器人操作臂在工业自动化、医疗康复、服务交互等领域的应用日益广泛。现代多体系统,尤其是具备多个自由度的串联结构如工业机械臂、仿人上肢系统或服务型操作平台,其运动控制精度与系统鲁棒性已成为核心研究问题之一。

2、现有的机器人操作臂控制方法普遍依赖于完整的系统动力学模型,如使用关节空间逆动力学进行前馈补偿,或在任务空间构造优化控制律。但由于实际系统中存在诸如摩擦、柔性结构、未建模非线性、外部扰动等复杂因素,导致理想模型与实际系统之间产生动态干涉,严重影响控制性能。为补偿前述未建模干涉,目前主流方法多采用扰动观测器(disturbance observer, do)或扩展状态观测器(eso)结构对系统进行闭环补偿。然而,这类方法通常依赖已知的系统数学模型,尤其是惯性矩阵、非线性项和摩擦项的显式表达式。因此,当面对自研结构、多变工况或模型难以精确辨识的系统时,传统建本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.无模型状态扰动观测器驱动的机器人操作臂控制方法,其特征在于:包含以下步骤:

2.根据权利要求1所述的无模型状态扰动观测器驱动的机器人操作臂控制方法,其特征在于:还包含以下步骤:

3.根据权利要求1或2所述的无模型状态扰动观测器驱动的机器人操作臂控制方法,其特征在于:步骤S1的基于未建模动力学干涉值的机器人操作臂动力学方程的建立过程为:

4.根据权利要求3所述的无模型状态扰动观测器驱动的机器人操作臂控制方法,其特征在于:步骤S2的建立状态-扰动观测器模型的过程为:

5.根据权利要求4所述的无模型状态扰动观测器驱动的机器人操作臂控制方法,其...

【技术特征摘要】

1.无模型状态扰动观测器驱动的机器人操作臂控制方法,其特征在于:包含以下步骤:

2.根据权利要求1所述的无模型状态扰动观测器驱动的机器人操作臂控制方法,其特征在于:还包含以下步骤:

3.根据权利要求1或2所述的无模型状态扰动观测器驱动的机器人操作臂控制方法,其特征在于:步骤s1的基于未建模动力学干涉值的机器人操作臂动力学方程的建立过程为:

4.根据权利要求3所述的无模型状态扰动观测器驱动的机器人操作臂控制方法,其特征在于:步骤s2的建立状态-扰动观测器模型的过程为:

5.根据权利要求4所述的无模型状态扰动观测器驱动的机器人操作臂控制方法,其特征在于:步骤s3的设计扰动观测器...

【专利技术属性】
技术研发人员:金弘哲彭玉琛王彬峦鞠枫嘉王子健赵杰
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学
类型:发明
国别省市:

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