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申请/专利权人：广州大学

摘要：本发明提供了一种带有输出约束的机械臂系统的固定时间控制方法，包括以下步骤：S1、对n自由度机械臂系统进行建模，得到机械臂系统的数学模型；S2、根据单连杆机械臂系统的系统误差，设计控制律τi、虚拟控制律ai、和自适应律S3、设计机械臂系统的事件触发机制；S4、仿真分析，本发明是针对带有输出约束的不确定机械臂系统，基于反步的设计方法，利用RBFNN和障碍Lyapunov函数设计了一种事件触发式固定时间稳定控制方法，可以很好地跟踪期望轨迹，仿真实验表明，此方法可以使系统在不同的初始条件下快速收敛，系统输出满足预设的状态约束要求，与此同时，节约了大量的系统通信资源，且避免了Zeno现象发生。

主权项：1.一种带有输出约束的机械臂系统的固定时间控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对n自由度机械臂系统进行建模，得到机械臂系统的数学模型；S2、根据单连杆机械臂系统的系统误差，设计控制律τi、虚拟控制律αi、和自适应律S3、设计机械臂系统的事件触发机制；S4、仿真分析，若系统的所有闭环信号都是有界的，且系统收敛时间的上界与系统的初始状态无关，且无Zeno现象出现，则说明所述n自由度机械臂系统，控制律τi、虚拟控制律αi、和自适应律和事件触发机制可以实现系统的实际固定时间稳定；所述步骤S1中，选取单连杆机械臂系统的数学模型如下： 其中，q＝[q1,q2,...,qn]T是关节角系统输出，是角速度，是角加速度；Mq为惯性矩阵，为离心力和哥氏力矩阵，Gq为重力矢量；J代表雅克比矩阵，ft是机械臂受到的力，u＝[u1,u2,...,un]T是控制力矩；所述步骤S2中，机械臂的系统误差为： 其中，z＝[z1,z2,…,zn]T为跟踪误差，e＝[e1,e2,…,en]T是虚拟误差，qd＝[qd1,qd2,…,qdn]T是系统的期望输出，α＝[α1,α2,...,αn]T是待设计的虚拟控制律；在对所选取的李雅普诺夫函数求导后会存在一个不确定函数FX，其中：其中：Cα中C表示离心力和哥氏力矩阵，α表示待设计的虚拟控制律；FX是未知的，并利用RBFNNs对其进行逼近处理可得：FiXi＝Wi*TSiXi+εiXi其中W*∈RN表示未知的理想权值向量；N为神经元的数量；SX＝[S1X,S2X,...,SNX]T∈RN表示已知的基函数向量；εX∈R为有界的逼近误差，即X＝[X1,X2,...,Xn]T∈Rn表示输入向量；第j个神经元的基函数向量通常选择为： 其中，j＝1,2,...,n，Cj∈Rn为高斯函数中心点向量；wj∈R为高斯函数宽度；由杨氏不等式可得： 其中，a为设计参数，θi＝‖Wi*‖2是未知常数；所述步骤S2中，控制律τi、虚拟控制律αi、和自适应律设计如下： 其中，ri0是设计参数，b1i0，c1i0，b2i0，c2i0，l1i0，l2i0；所述步骤S3中，对实际控制输入进行设计，为了节约系统的通信资源，设计事件触发机制如下： 其中，mit＝ωit-uit是测量误差；是待设计的虚拟控制律；设计参数满足δi0，0ρi1，si0；ti,k代表某个事件触发的时刻，ti,1为初始时刻。

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