[發明專利]一種帶輸入磁滯的機器人混合時間控制方法、系統及介質

有效

• 申請號: 202111370254.9
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114200831B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 王建暉;王晨;吳宇深;李詠華;杜泳萍;洪嘉純;鞏琪娟
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 黎揚鵬

本發明公開了一種帶輸入磁滯的機器人混合時間控制方法、系統及介質，方法包括：將輸入磁滯模型化；根據模型化后的輸入磁滯模型，構建帶輸入磁滯的機器人系統模型；根據帶輸入磁滯的機器人系統模型，確定控制機制；根據控制機制，確定誤差系統和穩定性函數；根據誤差系統和穩定性函數，對帶輸入磁滯的機器人系統模型的系統誤差進行收斂。本發明提出了一種混合時間控制方法，可以實現系統誤差的有限時間收斂，且收斂時間與系統初始狀態無關，同時針對輸入磁滯的問題，構建了事件觸發補償的控制機制，該控制機制可以實現在線補償磁滯，保證系統控制精度的前提下可以減小輸入信號的更新頻率，從而節約了通信資源，可廣泛應用于機器人控制技術領域。

技術領域

本發明涉及機器人控制技術領域，尤其是一種帶輸入磁滯的機器人混合時間控制方法、系統及介質。

背景技術

近年來隨著機器人應用范圍不斷的延伸，作業環境變得更加的苛刻，任務需求也越來越復雜。因此對機器人的控制性能和控制精度要求也日益提高。

一個重要的系統性能指標是收斂速度，有限時間穩定控制具有較強的魯棒性，并且可以實現誤差的有限時間收斂。然而，其收斂時間是與系統的初始狀態有關，當系統初始狀態離平衡點較遠時，收斂時間會變得很長。此外，由于機械結構本身的結構特性，輸入磁滯在機器人系統中是無法避免的，對系統性能有很大的影響。為保證控制精度，系統需要大量的控制量來補償磁滯的影響，所以磁滯會加重系統的通信負擔，然而，系統的通信資源是有限的。因此研究如何減少系統通信資源占用的問題在理論和實踐中都具有重要意義。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種帶輸入磁滯的機器人混合時間控制方法、系統及介質，能夠實現系統誤差的有效收斂，且收斂時間不受初始狀態影響。

本發明實施例的第一方面提供了一種帶輸入磁滯的機器人混合時間控制方法，包括：

將輸入磁滯模型化；

根據所述模型化后的輸入磁滯模型，構建帶輸入磁滯的機器人系統模型；

根據所述帶輸入磁滯的機器人系統模型，確定控制機制；

根據所述控制機制，確定誤差系統和穩定性函數；

根據所述誤差系統和所述穩定性函數，對所述帶輸入磁滯的機器人系統模型的系統誤差進行收斂。

可選地，所述方法還包括以下至少之一：

對所述帶輸入磁滯的機器人系統模型進行穩定性分析；

對所述帶輸入磁滯的機器人系統模型進行仿真和分析。

可選地，所述將輸入磁滯模型化，包括：

根據模型輸入和模型輸出的關聯，將輸入磁滯模型化，輸入磁滯模型的表達式為：

其中，vc表示模型輸出，表示模型輸出的微分，u_c表示模型輸入，表示模型輸入的微分，a、b和h是常數，且h＞0，h＞b；

根據所述輸入磁滯模型，確定模型輸出，所述模型輸出的表達式為：

其中，表示輸出配置函數，且為有界函數；v_c(0)表示模型輸出初始值；u_c(0)表示模型輸入初始值；表示模型輸入u_c的微分；e表示歐拉數，為數學常數；sign()表示符號函數；ξ表示積分變量；dξ表示積分變量的微分。

可選地，所述根據所述模型化后的輸入磁滯模型，構建帶輸入磁滯的機器人系統模型，包括：

確定機器人系統模型，所述d機器人系統模的型表達式為：