[發明專利]一種基于滑模控制和模糊算法的協作機器人軌跡跟蹤方法

在審

• 申請號: 202210195338.1
• 申請日: 2022-03-02
• 公開（公告）號: CN114265318A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 陶永;蘭江波;高赫;劉海濤;韓棟明;萬嘉昊;段練
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 陳俊由

1.一種基于滑模控制和模糊算法的協作機器人軌跡跟蹤方法，其特征在于，包括：

S1：根據拉格朗日定理，設置方程參數，建立協作機器人初始動力學模型；

S2：在初始動力學模型中引入未建模誤差項，得到協作機器人動力學模型；

S3：計算關節角誤差和誤差變化率，利用關節角誤差和誤差變化率設置滑模控制的滑動面函數；

S4：根據協作機器人動力學模型，計算關節力矩表達式，將協作機器人運動系統的狀態向量限制在滑動面內；

S5：根據關節力矩表達式，設置切換函數；

S6：引入模糊算法，將切換函數中的參數設置為模糊算法輸出項，輸出項為切換函數的開關頻率，利用模糊算法調整滑模控制器的趨近速率和在切換面兩邊的切換頻率；

S7：由模糊算法的輸出項得到切換函數系數，更新機器人軌跡跟蹤控制方程。

2.根據權利要求1所述的基于滑模控制和模糊算法的協作機器人軌跡跟蹤方法，其特征在于，所述滑模控制和模糊算法的結合為，利用模糊規則對切換函數進行設計。

3.根據權利要求2所述的基于滑模控制和模糊算法的協作機器人軌跡跟蹤方法，其特征在于，所述模糊規則的選擇可依據不同應用場景下的實際情況來決定。

4.根據權利要求1所述的基于滑模控制和模糊算法的協作機器人軌跡跟蹤方法，其特征在于，所述切換函數為，用于補償由于干擾引起的誤差的自適應項：

其中，，是機器人軌跡跟蹤過程中產生抖振的根本原因，，為描述機器人質量特性的正定矩陣，K為6*6的正常數對角矩陣，其中對角元素為k1，k2…k6，具體參數的確定，是由模糊控制器進行計算；s為滑動面函數，sgn（）為符號函數，當（）內部為正時，結果取正，為負時，結果取負，為0時，結果取0。

5.根據權利要求1所述的基于滑模控制和模糊算法的協作機器人軌跡跟蹤方法，其特征在于，所述模糊算法采用乘積推理機、單值模擬器和中心平均解模糊器設計模糊系統，滑模切換增益的參數輸出可表示為：

式中k為模糊系統輸出，使其隨當前運動點到滑動面距離的變化而變化，，，M為模糊規則數量，n為模糊子集個數，是由輸出的模糊集中心組成的向量是由輸出的模糊集的高度組成的向量，xi表示第i個輸入，公式中隸屬度表示為：代表在模糊集下，輸入xi的隸屬度，并無 m（xi）這樣的表示，是一個M維列向量，每一項的元素由 （m=1,2，…M，M為模糊規則數量）組成。

6.一種計算機可讀存儲介質，其存儲有計算機程序，其特征在于，當所述計算機程序被計算設備中的處理器執行時，使得計算設備執行如權利要求1-5任一項所述的方法。