[發明專利]一種基于復合學習的受限機械臂有限時間控制方法

在審

• 申請號: 202211513838.1
• 申請日: 2022-11-28
• 公開（公告）號: CN115847404A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 趙立翠;張宇
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 成丹;耿慧敏

1.一種基于復合學習的受限機械臂有限時間控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：

S100、獲取當前時間機械臂關節位置、速度，計算復合學習參數更新律；

S200、基于復合學習參數更新律更新參數估計值，進而計算有限時間的控制力矩，通過控制力矩控制機械臂按期望軌跡運動，且機械臂關節在設定區域內活動；

S300、若設定的時間未結束，獲取下一時間為當前時間，返回步驟S100；

所述復合學習參數更新律如下：

其中：為參數更新律，P為投影算子，/均為自適應增益矩陣，為控制參數且滿足0＜γ＜1，/為/的范數；/為未知參數向量θ的估計值，將未知參數向量的界設定為半徑為c_θ的球形范圍/ε為參數預測誤差，/為受限機械臂對應的動態回歸矩陣；s為非奇異終端滑模面，/為改進的激勵矩陣：

t為時間，T_e為使區間激勵條件成立的時間上邊界，Θ(t)為激勵矩陣。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述有限時間的控制力矩采用下式計算：

式中：控制器增益矩陣，/n為關節總數，η_1i為對通用時變非對稱障礙函數求導后/的系數，/為q_i的導數，q_i為機械臂第i個關節的位置；

將通用時變非對稱障礙函數記作ζ_i，則：

式中：F_1i和F_2i為時變障礙函數；F_1i和F_2i分別根據時變障礙函數F_1i和F_2i確定的非零常數，滿足式q_i＝q_i(t)，/Ω_i(t)為機械臂第i個關節位置的限定范圍，且滿足q_i(0)∈Ω_i(0)。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述非奇異終端滑模面通過下述步驟獲取：

根據受限機械臂動力學模型，獲取計算機械臂關節位置受限條件下的跟蹤誤差e_ζ：

e_ζ＝ζ-ζ_d

式中：ζ_d為受限機械臂期望軌跡，ζ為受限機械臂實際軌跡；

構建非奇異終端滑模面s如下：

式中：均為設定的控制參數，1/2＜γ_s＜1，當s到達0時e_ζ＞u。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述參數預測誤差基于機械臂當前實測數據和歷史數據構建。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述參數預測誤差與改進的激勵矩陣的關系為：

式中：ε為參數預測誤差，為參數估計誤差，/

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述激勵矩陣基于濾波回歸矩陣獲得，所述濾波回歸矩陣通過對動力學模型回歸矩陣進行濾波處理獲得；所述動力學模型回歸矩陣通過對動力學模型進行線性參數化處理獲得。