本發(fā)明公開了一種基于信息濃縮估計(jì)的自適應(yīng)滑?？刂品椒ǎ摲椒ㄓ糜诙嚓P(guān)節(jié)機(jī)器人末端速度控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)多關(guān)節(jié)機(jī)器人末端速度控制系統(tǒng)分析，建立多關(guān)節(jié)機(jī)器人末端速度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用先驗(yàn)信息設(shè)計(jì)信息濃縮估計(jì)器估計(jì)出未知的系統(tǒng)參數(shù)，最后，基于未知系統(tǒng)參數(shù)的估計(jì)值設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑?？刂破?。對(duì)信息濃縮估計(jì)的自適應(yīng)滑?？刂品椒ㄟM(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該方法在估計(jì)未知系統(tǒng)參數(shù)和控制效果方面是有效的。通過(guò)本發(fā)明所述的方法，可以估計(jì)出多關(guān)節(jié)機(jī)器人末端速度控制系統(tǒng)的控制量增益系數(shù)，克服信息濃縮估計(jì)器估計(jì)未知系統(tǒng)參數(shù)存在誤差的缺點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及控制技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種基于信息濃縮估計(jì)的自適應(yīng)滑?？刂品椒ǎ摲椒ㄓ糜诙嚓P(guān)節(jié)機(jī)器人末端速度控制系統(tǒng)，同樣適用于難以確立系統(tǒng)參數(shù)的一階非線性離散時(shí)間控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

21世紀(jì)以來(lái)，機(jī)器人技術(shù)被認(rèn)為是對(duì)未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義的高科技之一。將機(jī)器人列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，要求突破機(jī)器人本體、減速器、伺服電機(jī)、控制器、傳感器與驅(qū)動(dòng)器等關(guān)鍵零部件及系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)制造等技術(shù)瓶頸。機(jī)器人作為制造業(yè)先進(jìn)方向的杰出代表，已站在“風(fēng)口浪尖”。

早期研究人員對(duì)于機(jī)械臂高性能跟蹤控制的研究主要集中于研究電機(jī)動(dòng)力學(xué)對(duì)控制性能的影響。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)器人是一個(gè)復(fù)雜的多輸入、多輸出非線性系統(tǒng)，具有時(shí)變、強(qiáng)耦合和非線性的動(dòng)力學(xué)特征。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的非線性和耦合性使得機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)十分復(fù)雜。

滑模變結(jié)構(gòu)控制在處理擾動(dòng)和不確定性方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂控制中。然而，設(shè)計(jì)滑?？刂破鞯那疤釛l件是系統(tǒng)參數(shù)已知。在實(shí)際工程中，當(dāng)信息不完全、數(shù)據(jù)不精確時(shí)，研發(fā)人員很難確認(rèn)機(jī)器人末端速度控制系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)。因此，當(dāng)多關(guān)節(jié)機(jī)器人末端速度控制系統(tǒng)的參數(shù)未知時(shí)，滑模變結(jié)構(gòu)控制就難以適用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種基于信息濃縮估計(jì)的自適應(yīng)滑模控制方法，用于多關(guān)節(jié)機(jī)器人末端速度控制，該方法先估計(jì)出多關(guān)節(jié)機(jī)器人末端速度近似的模型參數(shù)，將估計(jì)的模型參數(shù)誤差等效為未建模動(dòng)態(tài)，結(jié)合信息濃縮估計(jì)和滑?？刂品椒ǖ膬?yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種無(wú)需利用電機(jī)、傳送裝置以及負(fù)載的參數(shù)計(jì)算多關(guān)節(jié)機(jī)器人末端速度控制系統(tǒng)的參數(shù)的控制方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

一種基于信息濃縮估計(jì)的自適應(yīng)滑?？刂品椒ǎ摲椒ㄓ糜诙嚓P(guān)節(jié)機(jī)器人末端速度控制系統(tǒng)，它包括以下步驟：

步驟一、多關(guān)節(jié)機(jī)器人的末端速度控制系統(tǒng)分析：根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)可知，多關(guān)節(jié)機(jī)器人末端速度控制系統(tǒng)為一階非線性離散系統(tǒng)，系統(tǒng)的模型為：

ω(k+1)＝αω(k)+βu(k)+f(ω(k))+τ(k+1) (1)

其中：ω(k+1)為k+1時(shí)刻的輸出角度值，ω(k)為k時(shí)刻的輸出角度值，f(ω(k))為k時(shí)刻的未建模動(dòng)態(tài)，u(k)為k時(shí)刻的控制信號(hào)，τ(k+1)為k+1時(shí)刻的隨機(jī)噪聲，α和β為未知的系統(tǒng)模型參數(shù)；根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)可知，α為未知參數(shù)α的下界，為未知參數(shù)α的上界，β為未知參數(shù)β的下界，為未知參數(shù)β的上界；

步驟二、信息濃縮估計(jì)的設(shè)計(jì)

為了進(jìn)行基于信息濃縮估計(jì)的自適應(yīng)滑?？刂品椒ǖ脑O(shè)計(jì)，引入以下假設(shè)：

假設(shè)參考信號(hào)r(k)是有界的，并且滿足

其中，B_ω是一個(gè)正的實(shí)數(shù)；

假設(shè)隨機(jī)噪聲τ(k)是有界的，并且滿足

其中，B_τ是一個(gè)正的實(shí)數(shù)；