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专利号: 2020109322415
申请人: 西华大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 手动工具;轻便机动工具;手动器械的手柄;车间设备;机械手
更新日期:2024-04-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.非线性机器人抗外源干扰控制器设计方法,包括反演控制器、受外源干扰机器人和非线性干扰观测器,其特征在于,包括如下步骤:a、不考虑外源干扰d,设计反演控制器使其输出为τ0;

b、在外源干扰d的情况下,设计非线性干扰观测器对机器人受到的外源干扰进行估计,得到外源干扰d的估计值c、由反演控制器输出τ0和外源干扰的估计值 得到抗外源干扰控制器输出τ;

d、以抗外源干扰控制器输出τ对机器人进行控制,使得对外源干扰抑制的同时实现机器人实际位置q对其期望位置qd的跟踪;

所述非线性干扰观测器表达式为:

其中,x=[x1 x2]T为机器人的状态变量;x1=q为机器人实际位置; 为机器人实际速度;F和H为外源系统的系数矩阵;L(x)为非线性观测器的增益函数;δ为非线性干扰观测器的状态变量;为δ的一阶导数;p(x)为待设计的非线性函数;为线性外源系统的状态变量ε的估计;为外源干扰d的估计值;M(x1)为机器人对称的正定惯性矩阵;M-1(x1)为M(x1)的逆矩阵;C(x1,x2)为机器人的哥氏力和离心力项;G(x1)为机器人的重力项。

2.根据权利要求1所述的非线性机器人抗外源干扰控制器设计方法,其特征在于:所述反演控制器的输入包括机器人实际位置x1=q、实际速度 和期望位置x1d=qd;

所述反演控制器的输出为τ0。

3.根据权利要求2所述的非线性机器人抗外源干扰控制器设计方法,其特征在于:所述反演控制器输出τ0表达式为:

其中,τ0为反演控制器的输出;M(x1)为机器人对称的正定惯性矩阵;M-1(x1)为M(x1)的逆矩阵;C(x1,x2)为机器人的哥氏力和离心力项;G(x)为机器人的重力项;c1和c2为大于零的常数;r1=x1-x1d为机器人实际位置x1=q和期望位置x1d=qd之间的位置误差;为r1的一阶导数; 为x1d的二阶导数;x2为机器人实际速度;r2=x2-α1为机器人速实际速度 和期望速度α1之间的速度误差。

4.根据权利要求1所述的非线性机器人抗外源干扰控制器设计方法,其特征在于:所述非线性干扰观测器的输入包括机器人实际位置q,实际速度 和抗外源干扰控制器的输出τ;所述非线性干扰观测器的输出为外源干扰的估计值

5.根据权利要求1所述的非线性机器人抗外源干扰控制器设计方法,其特征在于:所述抗外源干扰控制器的输出τ的表达式为:

其中,为外源干扰d的估计值;τ0为反演控制器的输出;τ为抗外源干扰控制器的输出。