[發明專利]未知隨機非線性系統自適應控制方法、控制器、終端、介質

有效

• 申請號: 202111149291.7
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113820955B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 劉存根;孫鈺龍;王煥清;周玉成
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京云嘉湃富知識產權代理有限公司 11678
• 代理人: 阮文

1.一種控制器，其特征在于，所述控制器用于電機驅動單連桿機械臂系統，所述控制器數學模型為：

其中：x₁和x₂分別表示連桿的角位置、角速度，x₃為電機電流；y為系統輸出；M為機械臂慣性量，根據機械臂參數求取；為被抓取不同負載產生的慣性量改變量，為未知量；N與機械臂本身參數有關，根據機械臂自身參數求取；與機械臂抓取不同負載的質量有關，為未知量；L為電樞電感；R為電路電阻；Ke為電機的反電動勢常數；Ve、τ_e分別是外部環境對電壓產生的擾動和外界環境施加在機械臂末端的擾動力矩；不確定參數為空間遵循布朗運動；是輸入電壓。

2.根據權利要求1所述的控制器，其特征在于，符合的表達式為：

其中非線性參量表示輸入信號；u_L，β_L0，β_L1，β_H0，β_H1和u_H都是未知的常數，并且滿足：u_L0，β_L0β_L1β_H0β_H1，0u_H；函數f_L和函數f_H均為光滑的非線性函數；

M、N、和B滿足：

其中：K_τ表示電樞電流到轉矩的機電轉換系數；J為轉動慣量；m₁為負載質量；m₂代表連桿質量；d表示連桿長度；δ是負載的半徑；g是重力系數；B₀為關節處的粘滯摩擦數；

采用一個光滑函數與一個常量的和代替替換為：

其中代表近似誤差，通過選擇光滑函數讓誤差e足夠小，誤差滿足：

其中為一個正常數。

3.根據權利要求1所述的控制器，其特征在于，令P＝Nsin(x₁)+Bx₂、所述控制器數學模型替換為：

機械臂抓取的負載中慣性量改變量滿足下列不等式：

其中為大于零的已知常量；

機械臂正常運行時外部環境產生的擾動力矩τ_e滿足下列不等式：

其中為大于零的常量。

4.一種搭載權利要求1～3任意一項所述控制器的電機驅動單連桿機械臂系統。

5.一種搭載權利要求4所述電機驅動單連桿機械臂系統的機器人。

6.一種如權利要求1～3任意一項所述控制器的新的虛擬控制系數未知隨機非線性系統自適應控制方法，其特征在于，應用于電機驅動單連桿機械臂系統，所述新的虛擬控制系數未知隨機非線性系統自適應控制方法包括：

將未知虛擬控制系數分解成機械臂本身的轉動慣量已知項和負載產生的轉動慣量未知項的方式，已知項部分通過控制器直接反饋抵消，未知項部分通過控制器構建的輔助變量函數的方式進行處理，最終完成機械臂的控制。

7.根據權利要求6所述的新的虛擬控制系數未知隨機非線性系統自適應控制方法，其特征在于，所述未知項部分通過控制器構建的輔助變量函數的方式進行處理，最終完成機械臂的控制包括：

步驟一：構建第一個李雅普諾夫函數；

步驟二：第二個李雅普諾夫函數設計；

步驟三：第三個李雅普諾夫函數構建；

步驟四：構建第四個李雅普諾夫函數。