[发明专利]串联机器人高精度位置控制方法

摘要

提供一种改进的串联机器人控制方法：无需知道被控对象的具体数学模型；具有强鲁棒性、高跟踪精度；并且改善由于大范围的初始位姿偏差而引起的力矩跳变和速度跳变问题。采用基于计算力矩法的滑模方法，来保证控制中的强鲁棒性；引入指数趋近律，来消除滑模控制中的抖振问题；采用一个自适应模糊控制器，根据滑模到达条件对滑模切换增益进行估算，增强其对不确定性因素的适应能力，消除在滑模控制中输出力矩的抖振现象；采用另一个模糊自适应控制器对指数趋近律的系数进行修正，来改善由于大范围的初始位姿偏差而引起的大力矩和速度跳变问题。

主权项

提供了一种改进的串联机器人控制方法：它不需要知道被控对象的具体数学模型；而且具有强鲁棒性、高跟踪精度；并且改善由于大范围的初始位姿偏差而引起的力矩跳变和速度跳变问题；本发明首先对机器人进行建模，估算其动力学模型，采用基于计算力矩法的滑模非线性控制方法，来保证控制中的强鲁棒性；机器人滑模控制会出现抖振现象，因此本发明引入指数趋近律，有效地消除抖振问题；同时，本发明采用一个自适应模糊控制器，根据滑模到达条件对滑模切换增益进行估算，增强其对不确定性因素的适应能力，消除在滑模控制中输出力矩的抖振现象；采用另一个模糊自适应控制器对指数趋近律的系数进行修正，来改善由于大范围的初始位姿偏差变化而引起的大力矩和速度跳变问题； 动力学估算模块1通过建立机器人的连杆坐标系，获取它的D‑H参数，得到机器人的动力学方程，根据D‑H参数估算各关节的惯性力项、哥氏力项和重力项，最后得出各关节的力矩估算公式； 建立滑模面模块2通过各关节的位置误差建立滑模面，利用基于计算力矩法的滑模控制技术来进行各关节的位置控制； 滑模切换增益估算模块3为了减少滑模控制中的抖振现象，加入了指数趋近律，对于其中的等速趋近项系数K采用自适应模糊控制在线进行估计； 指数趋近律估算模块4为减弱大的初始偏差带来的大力矩与速度跳变，采用另一个模糊控制来估算指数趋近律系数，确定最优参数； 控制力矩计算模块5最后算出各关节的控制输入τi来完成机器人的位置控制；来实现机器人位置高精度跟踪以及改善力矩跳变和速度跳变问题。