[發明專利]一種基于均值耦合的多機械臂系統固定時間參數辨識與位置同步控制方法

有效

• 申請號: 201810460803.3
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108646563B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 陳強;高苗苗;南余榮;陶亮
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于均值耦合的多機械臂系統固定時間參數辨識與位置同步控制方法，包括以下步驟：步驟1，建立多機械臂系統模型；步驟2，定義多機械臂跟蹤誤差、同步誤差及均值耦合誤差；步驟3，設計自適應固定時間參數估計律和控制器。本發明所設計的參數辨識和同步控制方案對多機械臂系統具有良好的辨識和控制效果，使多機械臂系統能夠實現高精度參數辨識并且具有良好的跟蹤性能和同步性能。

技術領域

本發明涉及一種基于均值耦合的多機械臂在線自適應固定時間參數辨識與位置同步控制方法。

背景技術

隨著現代化技術的快速發展和工業自動化程度的不斷提高，多機械臂系統在扮演著越來越重要的角色。相比于單機械臂系統，多機械臂系統具有更高的可靠性，更大的靈活性和承載能力，同時能夠完成更復雜的任務。由于多機械臂系統很容易受外部擾動，摩擦等因素影響，高精度控制相對困難。因此，對于如何提高多機械臂的參數辨識和同步控制性能是現有工業控制的研究熱點。

對于具有未知參數或不可測量參數的控制系統，自適應參數辨識是一種很有效的方法。目前，大多數參數辨識采用離線辨識，這種方法不能夠及時的反應參數的變化狀態，并可能影響控制性能。因此，提出一種在線自適應辨識系統未知參數，并且能夠及時反應參數變化的方法是十分必要的。

對于提高多機械臂的同步控制精度，目前已經提出了多種同步控制策略，如偏差耦合控制，交叉耦合控制，環形耦合控制等。若多機械臂同步性能效果差，則會影響生產任務，因此選擇一種合適的同步控制策略是多機械臂系統控制中重要的一環。同時，在同步控制的基礎上，選擇一種合適的控制算法來提高控制精度。在眾多控制方法中，滑模控制由于其結構簡單，可靠性高等優點而被廣泛應用。

發明內容

為了克服現有多機械臂系統的參數辨識精度較低和同步控制性能較差的不足，本發明提供一種基于均值耦合的多機械臂固定時間在線自適應參數辨識算法和固定時間同步控制方法。該方法設計了基于參數誤差信息的參數辨識方法，并且設計了基于自適應參數辨識的固定時間滑模控制器，保證多機械臂系統的高精度控制。

為了解決上述技術問題提出的技術方案如下：

一種基于均值耦合的多機械臂系統固定時間參數辨識與位置同步控制方法，所述控制方法包括以下步驟：

步驟1,建立多機械臂動力學模型；

一個由n個m關節的多機械臂動力學系統模型表示成如下形式：

其中n為機械臂的數量，m為每個機械臂的關節數量，分別為機械臂的關節角位置矢量，速度矢量和加速度矢量，M(q)＝diag([M₁(q) … M_n(q)])為機械臂的正定慣性矩陣，表示離心力和哥氏力矩陣，為作用在關節上的重力矢量，為關節控制輸入力矩矢量；

步驟2,定義多機械臂跟蹤誤差、同步誤差及均值耦合誤差，過程如下：

2.1,定義多機械臂跟蹤誤差e為：

e＝q_d-q (2)

其中，為關節角位置誤差，為期望的關節角位置矢量；

2.2,定義多機械臂同步誤差ε為：

ε＝Te (3)

其中

I為單位對角陣；

2.3,定義多機械臂均值耦合誤差E為：

E＝e+βε＝Ae (4)

其中A＝I+βT是耦合系數矩陣，β＝diag([β₁ … β_n])

代表同步系數，且為正定矩陣；