[發(fā)明專利]基于迭代反饋調(diào)整的工業(yè)機(jī)器人及其軌跡跟蹤控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811523574.1
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109669348B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝遠(yuǎn)龍;王書亭;劉倫洪;羅年猛;張捷;蔣立泉;孟杰;趙偉
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 尚威;李智

1.一種基于迭代反饋調(diào)整的工業(yè)機(jī)器人軌跡跟蹤控制方法，該工業(yè)機(jī)器人的單關(guān)節(jié)驅(qū)動控制系統(tǒng)表示如下：

y_p＝T_pr_p+S_pv_p

y_s＝T_s(r_p-v_p)

T_s＝T_p/G_p，S_p＝1-T_p

其中，y_p為位置環(huán)的反饋位置，y_s為速度環(huán)的反饋速度，u_s為控制輸入信號，G_s為未知的速度環(huán)模型，G_p＝T/(1-z^-1)表示的是速度到位置的積分函數(shù)，T是離散周期，z是時移因子，C_s是速度環(huán)控制器，C_p為位置環(huán)控制器，T_p、T_i、T_s和S_p為控制系統(tǒng)模型中的中間傳遞函數(shù)，r_p為系統(tǒng)的參考位置指令，v_p為干擾信號；

其特征在于，該工業(yè)機(jī)器人軌跡跟蹤控制方法包括如下步驟：

步驟1：建立單關(guān)節(jié)驅(qū)動系統(tǒng)的軌跡跟蹤控制準(zhǔn)則：

其中，t表示時間序列，θ_s為C_s的控制參數(shù)，θ_p為C_p的控制參數(shù)，y_d為單關(guān)節(jié)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)定的軌跡，λ為權(quán)重因子，N為數(shù)據(jù)容量；

步驟2：推導(dǎo)軌跡跟蹤控制準(zhǔn)則J(θ_s,θ_p)對控制器參數(shù)θ_s和θ_p的偏導(dǎo)數(shù)；

步驟3：通過三次迭代實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)參考位置指令，并采集位置反饋信號、速度反饋信號和控制輸入信號，用于后續(xù)完成軌跡跟蹤控制準(zhǔn)則的偏導(dǎo)數(shù)信息的估測：

第一次實(shí)驗(yàn)：

參考位置指令設(shè)置為：

采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)：

第二次實(shí)驗(yàn):

參考位置指令設(shè)置為：

采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)：

第三次實(shí)驗(yàn)：

參考位置指令設(shè)置為：

采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)：

其中，上標(biāo)1、2、3分別表示第幾次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，特別地，r¹表示設(shè)定的初始位置指令；

步驟4：估測控制準(zhǔn)則對控制器參數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)信息：

利用步驟3測取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和步驟2的推導(dǎo)結(jié)果，在G_s未知的情況下，估測軌跡跟蹤控制準(zhǔn)則的偏導(dǎo)數(shù)如下：

其中，θ＝[θ_s θ_p]^T為待設(shè)計(jì)的控制器參數(shù)矩陣，est(*)表示利用迭代實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)估測相應(yīng)偏導(dǎo)數(shù)的數(shù)值，和的使用確保了偏導(dǎo)數(shù)估測過程信號的互相關(guān)性為零，從而消除數(shù)據(jù)噪聲干擾的影響；

步驟5：根據(jù)步驟4獲得的偏導(dǎo)數(shù)信息的估測信息，將單關(guān)節(jié)軌跡跟蹤串級控制器參數(shù)的更新設(shè)定為：

其中，i表示迭代周期；γⁱ為步長，表示每次迭代更新的幅度；Rⁱ是海森矩陣，指明了迭代更新的方向；

步驟6：按照步驟3-5對工業(yè)機(jī)器人的所有關(guān)節(jié)驅(qū)動系統(tǒng)軌跡控制器進(jìn)行優(yōu)化。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于迭代反饋調(diào)整的工業(yè)機(jī)器人軌跡跟蹤控制方法，其特征在于，位置環(huán)控制器和速度環(huán)控制器的結(jié)構(gòu)定義為：

其中，和為速度環(huán)待辨識的控制器參數(shù)，和為位置環(huán)待辨識的控制器參數(shù)。