[發(fā)明專利]基于柔性執(zhí)行器驅(qū)動的機器人串級抗干擾控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010069103.9
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111216131B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設計）人: 王會明;譚鑫;鮮娟;李清都
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京匯澤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 武君

1.一種基于柔性執(zhí)行器驅(qū)動的機器人串級抗干擾控制方法，其特征在于，所述機器人包括臂側(cè)位置控制器和電機側(cè)位置控制器，其中，臂側(cè)位置控制包括臂側(cè)位置反饋控制和基于GPIO觀測器I的干擾估計的前饋補償控制；臂側(cè)位置控制器的表達式為：

其中θ_r為臂側(cè)位置控制器的輸出，也為電機側(cè)位置控制器的輸入，具體為電機側(cè)參考位置；q_r為臂側(cè)位置控制器的輸入，為臂側(cè)參考位置；q為臂側(cè)實際位置；k_q，k_d1為觀測系數(shù)；為輸入臂側(cè)參考位置的一階微分；為輸入臂側(cè)實際位置的一階微分；ρ₁為臂側(cè)位置控制器的干擾；為臂側(cè)位置控制器的干擾的估計值，由基于GPIO的觀測器提供；基于GPIO的觀測器I的表達式為：

其中，ρ₀＝q；m為正整數(shù)；(l_m,l_m-1,l_m-2,...,l₀)為觀測器Ι系數(shù)，并滿足使p(s)＝s^(m+1)+l_ms^m+…l₁s+l₀中特征多項式的根位于復平面的左半平面；電機側(cè)位置控制包括電機側(cè)位置反饋控制和基于GPIO觀測器II的干擾估計的前饋補償控制；電機側(cè)位置控制器的表達式為：

其中，u為電機側(cè)位置控制器的輸出電壓；θ_r為電機側(cè)參考位置；θ為電機側(cè)實際位置；k_θ，k_d2為觀測系數(shù)；為電機側(cè)參考位置的一階微分，為電機側(cè)實際位置的一階微分；為電機側(cè)位置控制器的干擾的ζ₁估計值；在電機側(cè)位置控制過程中，基于GPIO的觀測器II的表達式為：

其中，ζ₀＝θ；m為正整數(shù)；(λ_m,λ_m-1,λ_m-2,...,λ₀ )為觀測器II 系數(shù)，并滿足使p(s)＝s^(m+1)+λ_ms^m+…λ₁s+λ₀中特征多項式的根位于復平面的左半平面；臂側(cè)位置控制器和電機側(cè)位置控制器以串級方式相連，所述控制方法包括：

獲取臂側(cè)實際位置q；

獲取電機側(cè)實際位置θ；

根據(jù)所述臂側(cè)實際位置q與臂側(cè)參考位置q_r以及所述臂側(cè)位置控制器得到電機側(cè)參考位置θ_r；

根據(jù)所述電機側(cè)參考位置θ_r與所述電機側(cè)實際位置θ以及所述電機側(cè)位置控制器得到電機側(cè)位置控制器的輸出電壓u；

根據(jù)所述電機側(cè)位置控制器的輸出電壓u驅(qū)動所述機器人。

2.一種基于柔性執(zhí)行器驅(qū)動的機器人串級抗干擾控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機器人包括臂側(cè)位置控制器和電機側(cè)位置控制器，其中，臂側(cè)位置控制包括臂側(cè)位置反饋控制和基于GPIO觀測器I的干擾估計的前饋補償控制；臂側(cè)位置控制器的表達式為：

其中θ_r為臂側(cè)位置控制器的輸出，也為電機側(cè)位置控制器的輸入，具體為電機側(cè)參考位置；q_r為臂側(cè)位置控制器的輸入，為臂側(cè)參考位置；q為臂側(cè)實際位置；k_q，k_d1為觀測系數(shù)；為輸入臂側(cè)參考位置的一階微分；為輸入臂側(cè)實際位置的一階微分；ρ₁為臂側(cè)位置控制器的干擾；為臂側(cè)位置控制器的干擾的估計值，由基于GPIO的觀測器提供；基于GPIO的觀測器I的表達式為：

其中，ρ₀＝q；m為正整數(shù)；(l_m,l_m-1,l_m-2,...,l₀)為觀測器Ι系數(shù)，并滿足使p(s)＝s^(m+1)+l_ms^m+…l₁s+l₀中特征多項式的根位于復平面的左半平面；電機側(cè)位置控制包括電機側(cè)位置反饋控制和基于GPIO觀測器II的干擾估計的前饋補償控制；電機側(cè)位置控制器的表達式為：

其中，u為電機側(cè)位置控制器的輸出電壓；θ_r為電機側(cè)參考位置；θ為電機側(cè)實際位置；k_θ，k_d2為觀測系數(shù)；為電機側(cè)參考位置的一階微分，為電機側(cè)實際位置的一階微分；為電機側(cè)位置控制器的干擾的ζ₁估計值；在電機側(cè)位置控制過程中，基于GPIO的觀測器II的表達式為：

其中，ζ₀＝θ；m為正整數(shù)；(λ_m,λ_m-1,λ_m-2,...,λ₀ )為觀測器II 系數(shù)，并滿足使p(s)＝s^(m+1)+λ_ms^m+…λ₁s+λ₀中特征多項式的根位于復平面的左半平面；臂側(cè)位置控制器和電機側(cè)位置控制器以串級方式相連，所述控制系統(tǒng)包括：

臂側(cè)實際位置獲取模塊，用于獲取臂側(cè)實際位置q；

電機側(cè)實際位置獲取模塊，用于獲取電機側(cè)實際位置θ；

電機側(cè)參考位置獲取模塊，用于根據(jù)所述臂側(cè)實際位置q與臂側(cè)參考位置q_r以及所述臂側(cè)位置控制器得到電機側(cè)參考位置θ_r；

輸出電壓獲取模塊，用于根據(jù)所述電機側(cè)參考位置θ_r與所述電機側(cè)實際位置θ以及所述電機側(cè)位置控制器得到電機側(cè)位置控制器的輸出電壓u；

驅(qū)動模塊，用于根據(jù)所述電機側(cè)位置控制器的輸出電壓u驅(qū)動所述機器人。