[發(fā)明專(zhuān)利]一種機(jī)械臂的H∞控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110012223.X
• 申請(qǐng)日: 2021-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112799303B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙鵬兵;楊金虎;劉哲;王卓陽(yáng);張潔;段學(xué)超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 西安鼎邁知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61263
• 代理人: 李振瑞

1.一種機(jī)械臂的H∞控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

構(gòu)建縮比實(shí)物模型，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模和分析；

采用擴(kuò)展矩陣多面體方法表示模型的不確定性，進(jìn)一步用線(xiàn)性分時(shí)變換表示該不確定性；

再用非線(xiàn)性狀態(tài)反饋減少模型的非線(xiàn)性并得到虛擬線(xiàn)性系統(tǒng)，同時(shí)通過(guò)線(xiàn)性狀態(tài)反饋減弱外部干擾；

最后通過(guò)合理的假設(shè)縮比實(shí)物模型的物理參數(shù)，選擇合適的加權(quán)函數(shù)w_s，利用D-K迭代法，得到不同振蕩模式對(duì)應(yīng)的魯棒控制器；

縮比實(shí)物模型由兩自由度機(jī)械臂和單自由度振蕩基底組成；

兩自由度機(jī)械臂關(guān)節(jié)末端載荷的變化會(huì)引起整個(gè)模型物理參數(shù)攝動(dòng)，利用單頻振蕩模式、雙頻振蕩模式和模擬海浪頻譜規(guī)律的振蕩模式不同幅值和頻率的正弦運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)性組合來(lái)模擬基礎(chǔ)振蕩；

第一種是單頻振蕩模式，幅角和頻率分別為：w₁＝2π(rad/s)、Aw₁＝10^(°)、

第二種為雙頻振蕩模式，w₁＝π(rad/s)、Aw₁＝5^(°)、w₂＝2π(rad/s)、Aw₂＝10^(°)、

第三種振蕩模式模擬海浪的頻譜規(guī)律，在這種模式下，

W₀、w_max、w_min分別代表振蕩模態(tài)的初始值、最小值和最大值，A_s代表橫搖幅度，相位Φ_i的取值范圍為0-2π，為了產(chǎn)生基本的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，將這些參數(shù)設(shè)置為W₀＝0.24π(rad)、w_max＝0.4π(rad)、w_min＝0.2π(rad)、n_w＝5種、A_s＝π(rad)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械臂的H∞控制方法，其特征在于：基底相對(duì)于原點(diǎn)做單自由度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，機(jī)械臂相對(duì)于振蕩基底做起伏和搖擺運(yùn)動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械臂的H∞控制方法，其特征在于：在虛擬線(xiàn)性中，對(duì)系統(tǒng)影響最大的慣性矩陣的不確定性采用顯式建模。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械臂的H∞控制方法，其特征在于：加權(quán)函數(shù)w_s包括高通加權(quán)函數(shù)w_u和高通加權(quán)函數(shù)w_n，對(duì)于評(píng)價(jià)性能指標(biāo)u，選擇高通加權(quán)函數(shù)w_u來(lái)抑制控制輸入中的高頻成分，對(duì)于噪聲輸入n和加性模型不確定性，選擇高通加權(quán)函數(shù)w_n。