[發明專利]一種混聯式汽車電泳涂裝輸送機構的抗干擾同步滑模控制方法

有效

• 申請號: 201710346254.2
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107065562B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 高國琴;張夢春
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種混聯式汽車電泳涂裝輸送機構的抗干擾同步滑模控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)以混聯式汽車電泳涂裝輸送機構為被控對象，采用拉格朗日法建立含未建模動態、摩擦力以及外界隨機干擾的機構動力學模型；

2)對該機構末端執行器，即對連接桿中點進行軌跡規劃，并確定該機構各主動關節的期望運動軌跡；

3)利用編碼器反饋的電機位置、速度信息，計算出各主動關節期望運動與實際運動的偏差；

4)針對混聯式汽車電泳涂裝輸送機構的結構及運動特點，定義耦合誤差；

5)基于耦合誤差的開關曲面函數，以及步驟1)所建立的動力學模型，設計交叉耦合同步滑模控制律；

6)基于步驟1)所建立的動力學模型，設計非線性擾動觀測器；

所述步驟6)中，所設計的非線性擾動觀測器為：

式中，為包含未建模動態、摩擦力以及外界隨機干擾集總擾動項的估計值，單位為N.m；為觀測器的增益矩陣，由觀測器的增益矩陣決定；τ_s為基于耦合誤差的同步滑模控制器輸出；Z為設計非線性擾動觀測器時所用的輔助變量；

7)基于步驟5)和步驟6)構成抗干擾同步滑模控制器；

所述步驟7)中，所構成的抗干擾同步滑模控制器的控制律為：

式中，τ_stotal為所設計抗干擾同步滑模控制的輸出，單位為N.m；分別為不考慮未建模動態時的慣性矩陣、哥氏力和離心力項以及重力項；x，分別為各主動關節實際運動位姿和速度向量，且有x＝[x₁,x₂,x₃,x₄,φ₁,φ₂]^T；和分別為各主動關節期望運動速度和加速度向量；β和B_s為常值對角陣；K_s＝diag(k_s1,k_s2,k_s3,k_s4,k_s5,k_s6)為滑模切換項增益；S_s為基于耦合誤差的開關曲面函數，ξ為相鄰主動關節之間耦合誤差的偏差，為ξ關于時間的導數；

8)通過軟件編程，實現混聯式汽車電泳涂裝輸送機構的抗干擾同步滑模控制；

所述步驟4)中，所定義的耦合誤差向量為其中為各主動關節所在支路耦合誤差，其中，i＝1…6，可表示為：

其中，δ_i(t)為各主動關節跟蹤誤差；ξ_i(τ)＝ε_ij(τ)-ε_ki(τ)，其中i,j,k＝1…6；且ε_ij(τ)和ε_ki(τ)為各主動關節之間的同步誤差；β_i為耦合參數，且β_i＞0。

2.根據權利要求1所述的一種混聯式汽車電泳涂裝輸送機構的抗干擾同步滑模控制方法，其特征在于：所述步驟5)中，所設計的交叉耦合同步滑模控制律為：

式中，τ_s＝[τ_s1,τ_s2,τ_s3,τ_s4,τ_s5,τ_s6]為基于耦合誤差的同步滑模控制器輸出，單位為N.m；分別為不考慮未建模動態時的慣性矩陣、哥氏力和離心力項以及重力項；K_s＝diag(k_s1,k_s2,k_s3,k_s4,k_s5,k_s6)為滑模切換項增益，且k_si＞0，i＝1,2…6；x，分別為各主動關節實際運動位姿和速度向量，且有x＝[x₁,x₂,x₃,x₄,φ₁,φ₂]^T；和分別為各主動關節期望運動速度和加速度向量；ξ為相鄰主動關節之間耦合誤差的偏差，為ξ關于時間的導數；β和B_s均為常值對角陣；S_s為基于耦合誤差的開關曲面函數。