1.一种刚性多机器人广义系统协调控制方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤S1:首先搭建刚性多机器人运动系统;其中,所述多机器人运动系统包括负载、滑动顶轮、机器人机械臂、基体以及机械臂驱动电机;
步骤S2:使用T-S模糊方法去建立刚性多机器人的非线性动态系统,并在广义系统的框架下进行模型变换;
步骤S3:考虑到多机器人基体的质心速度难以获得,进一步设计输出反馈协调控制器,使得多机器人运动系统稳定工作。
2.根据权利要求1所述的一种刚性多机器人广义系统协调控制方法,其特征在于:步骤S1具体包括以下步骤:步骤S11:建立刚性机械臂动力学模型,如公式(1)所示:式中,i表示第i个机器人,i∈N=[1,2,…N],其中N是机器人的个数;
vb(i)、ωb(i)、q(i)分别是基体的质心速度、基体的质心角速度和机械臂关节角速度; 是广义惯量矩阵,定义为 其中Hb、Hbm、Hm分别是基体的惯量矩阵、基体与机械臂的耦合惯量矩阵、机械臂的惯量; 是广义速度二次型矩阵,定义为 Qi是广义力,定义为其中Fb(i)、τm(i)、Fe(i)、Jb(i)、Jm(i)分别是基体所受的驱动力、机械臂关节驱动力、任务操作末端所受负载力、基体雅克比矩阵和机械臂的雅克比矩阵;
步骤S12:为了将公式(1)写出状态空间表达式,进一步定义那么将公式(1)表达为:
考虑到所受负载力Fe是由多个机器人机械臂末端共同承担的,即:得到:
将此公式(4)代入(2)后得到如下的多机器人耦合运动系统:
3.根据权利要2所述的一种刚性多机器人广义系统协调控制方法,其特征在于:步骤S2具体包括以下步骤:步骤S21:选择 和 作为模糊前件变量,那么非线性系统(5)可以表达为如下的模糊系统:其中 是指非线性函数 线性化的结果;
是表示非线性函数 线性化的结果;
是表示非线性函数 线性化的结果,ri表示第i个机器人模糊规则, 表示第i个机器人第l个模糊隶属度函数, 表示第j个机器人第p个模糊隶属度函数;
步骤S22:定义 将公式(6)的模糊系统进行如下的模型的变换:其中
4.根据权利要求1所述的一种刚性多机器人广义系统协调控制方法,其特征在于:步骤S3具体包括以下步骤:步骤S31:考虑到多机器人基体的质心速度难以获得,因此设定如下的输出信号整体的动态系统模型如下:式中,Ci=[0 I];
步骤S32:构造输出反馈协调控制器:其中 和 是要设计的模糊控制器增
益;
步骤S33:将公式(9)代入(8)后,得到以下闭环控制系统:其中
步骤S33:建立如下的李雅普诺夫函数:其中
Vi表示第i个系统的李雅普诺夫函数;
步骤S34:对公式(11)进行求导并将公式(10)代入后得到:定义矩阵 由公式(11)得到:
将公式(13)代入(12)后得到:其中
步骤S35:通过公式(14),选择合适的模糊控制器增益 和 使得Φi<0成立,最终会使得 那么所设计的输出反馈协调控制器,即式(9),能够使得多机器人系统运行稳定。