[發明專利]非線性機器人抗外源干擾控制器設計方法

有效

• 申請號: 202010932241.5
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112077846B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 劉霞;劉丹丹
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 成都擎智秉業專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德

1.非線性機器人抗外源干擾控制器設計方法，包括反演控制器、受外源干擾機器人和非線性干擾觀測器，其特征在于，包括如下步驟：

a、不考慮外源干擾d，設計反演控制器使其輸出為τ₀；

b、在外源干擾d的情況下，設計非線性干擾觀測器對機器人受到的外源干擾進行估計，得到外源干擾d的估計值

c、由反演控制器輸出τ₀和外源干擾的估計值得到抗外源干擾控制器輸出τ；

d、以抗外源干擾控制器輸出τ對機器人進行控制，使得對外源干擾抑制的同時實現機器人實際位置q對其期望位置q_d的跟蹤；

所述非線性干擾觀測器表達式為：

其中，x＝[x₁ x₂]^T為機器人的狀態變量；x₁＝q為機器人實際位置；為機器人實際速度；F和H為外源系統的系數矩陣；L(x)為非線性觀測器的增益函數；δ為非線性干擾觀測器的狀態變量；為δ的一階導數；p(x)為非線性函數，與狀態變量x和非線性觀測器的增益函數L(x)有關；為線性外源系統的狀態變量ε的估計值；為外源干擾d的估計值；M(x₁)為機器人對稱的正定慣性矩陣；M^-1(x₁)為M(x₁)的逆矩陣；C(x₁,x₂)為機器人的哥氏力和離心力項；G(x₁)為機器人的重力項。

2.根據權利要求1所述的非線性機器人抗外源干擾控制器設計方法，其特征在于：

所述反演控制器的輸入包括機器人實際位置x₁＝q、實際速度和期望位置x_1d＝q_d；所述反演控制器的輸出為τ₀。

3.根據權利要求2所述的非線性機器人抗外源干擾控制器設計方法，其特征在于：

所述反演控制器輸出τ₀表達式為：

其中，τ₀為反演控制器的輸出；M(x₁)為機器人對稱的正定慣性矩陣；M^-1(x₁)為M(x₁)的逆矩陣；C(x₁,x₂)為機器人的哥氏力和離心力項；G(x)為機器人的重力項；c₁和c₂為大于零的常數；r₁＝x₁-x_1d為機器人實際位置x₁＝q和期望位置x_1d＝q_d之間的位置誤差；為r₁的一階導數；為x_1d的二階導數；x₂為機器人實際速度；r₂＝x₂-α₁為機器人速實際速度和期望速度α₁之間的速度誤差。

4.根據權利要求1所述的非線性機器人抗外源干擾控制器設計方法，其特征在于：

所述非線性干擾觀測器的輸入包括機器人實際位置q，實際速度和抗外源干擾控制器的輸出τ；所述非線性干擾觀測器的輸出為外源干擾的估計值

5.根據權利要求1所述的非線性機器人抗外源干擾控制器設計方法，其特征在于：

所述抗外源干擾控制器的輸出τ的表達式為：

其中，為外源干擾d的估計值；τ₀為反演控制器的輸出；τ為抗外源干擾控制器的輸出。