[發明專利]一種執行器時滯和失效時的模糊自適應補償控制方法

有效

• 申請號: 201710729359.6
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107390527B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 朱厚耀;王建暉;黃運昌;陳文力;陳子聰
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

本發明公開了一種執行器時滯和失效時的模糊自適應補償控制方法，該方法包括：建立帶執行器失效的工業系統模型；該工業系統模型包含時滯執行器失效故障的描述函數；再根據預設的暫態性能參數，建立虛擬控制器和所述虛擬控制器需滿足的自適應法則，以使得在時滯執行器失效故障時，控制工業系統模型的跟蹤誤差。采用本發明實施例，能在執行器同時存在時滯和失效時，保證系統瞬態跟蹤性能穩定性。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種執行器時滯和失效時的模糊自適應補償控制方法。

背景技術

在實際機器人系統中，特別是機器人控制系統，其系統部件如執行器，在操作過程中可能突然出現失效故障，如齒輪卡住，執行結構不連續供電、信號衰減等。這種故障通常在時間輸出值和模式上都是不確定的，將嚴重影響系統的跟蹤性能，甚至導致系統不穩定而產生災難性的事故。而現有技術主要包括滑膜控制模式、自適應控制方法、容錯控制方法等，但是由于沒有故障不確定性，上述方法普遍效果不佳，誤差大。

另外，時滯現象存在于大多數的物理系統之中，包括執行器的運行。時滯現象的存在通常會限制執行器的執行，甚至還會讓系統變得更加不穩定。最近幾年，有一些控制方案都只是建立在補償效率方面，并沒有考慮到執行器失效的情況。通過研究，了解到大多數控制方案的思想大多數僅僅考慮到執行器失效或者時滯兩者中的一種問題。然而，沒有一個是同時顧及到兩種問題，尤其是在一些特別的系統中。

發明內容

本發明實施例提出一種執行器時滯和失效時的模糊自適應補償控制方法，在執行器同時存在時滯和失效時，保證系統瞬態跟蹤性能穩定性。

本發明實施例提供一種執行器時滯和失效時的模糊自適應補償控制方法，包括：

建立帶執行器失效的工業系統模型；所述工業系統模型包含時滯執行器失效故障的描述函數；

所述工業系統模型為：

其中，x＝[x₁,x₂,...,x_n]∈Rⁿ、y∈R和u_ci(t)∈R(i＝1,2,...,m)分別代表系統狀態、輸出和輸入；定義為[x₁,x₂,...,x_j]；β_i(x)∈R(1,2,...,m)為執行器的非線性函數；f_j、f_n、β_i(x)為所述工業系統模型的系統函數；v是一個獨立的r階標準布朗運動，其中x是系統狀態，y∈R、u_i分別表示系統的輸出、輸入；β_i(x)∈R(i＝1,2,…,m)是控制器的動態增益，b_i∈R是常數參數，f_i∈R和ψ_j∈R^r(j＝1,2,…,n)為未知光滑非線性函數，w是獨立的r維布朗運動；x₁,x₂均為狀態變量，選擇參考信號為y_r＝sin(t)；

所述時滯執行器失效故障的描述函數為：

其中，u_i為系統控制輸入，ρ_i為部分失效未知參數，g_i為未知時滯增益，u_ci為執行器輸入，u_ki為執行器卡死輸入，為未知干擾；

根據預設的暫態性能參數，建立虛擬控制器和所述虛擬控制器需滿足的自適應法則，以使得在所述時滯執行器失效故障時，控制所述工業系統模型的跟蹤誤差，具體為：

所述工業系統模型為二階系統，確定物理控制器的描述函數為：