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申请/专利权人：山东建筑大学

摘要：本发明涉及了一种用于两关节机械臂的固定时间动态预设性能控制方法，其特征是：包括如下步骤：步骤1，构建两关节机械臂的系统模型，经系统变换将两关节机械臂的系统模型转换为系统状态方程；步骤2，分别以第一电机和第二电机为控制对象，构建固定时间动态预设性能函数及其参数规则，构建跟踪误差模型，构建调整判据，设计固定时间动态预设性能函数的调整规则；步骤3，设计虚拟控制信号；步骤4，设计实际控制信号；步骤5，利用所设计的实际控制信号，使两关节机械臂的实际轨迹跟踪目标轨迹，并且将跟踪误差约束在固定时间动态预设性能函数之内。本技术方案可以同时保证系统的约束性和鲁棒性，计算简单，具有良好的实时性。

主权项：1.一种用于两关节机械臂的固定时间动态预设性能控制方法，其特征是：所述两关节机械臂包括立柱、转臂和小车，转臂与立柱转动连接，转臂相对于立柱的转动由第一电机驱动；小车与转臂直线滑动连接，小车的直线移动由第二电机驱动；包括如下步骤：步骤1：构建两关节机械臂的系统模型，经系统变换将两关节机械臂的系统模型转换为系统状态方程；步骤2：分别以第一电机和第二电机为控制对象，构建固定时间动态预设性能函数及其参数规则；基于两关节机械臂的系统模型和目标轨迹构建跟踪误差模型；基于跟踪误差模型和固定时间动态预设性能函数构建调整判据；基于调整判据设计固定时间动态预设性能函数的调整规则；步骤3：基于跟踪误差模型和固定时间动态预设性能函数定义变换式，构建第一个李雅普诺夫函数，进而设计虚拟控制信号；步骤4：构建第二个李雅普诺夫函数，并基于虚拟控制信号设计实际控制信号；步骤5：利用所设计的实际控制信号，使两关节机械臂的实际轨迹跟踪目标轨迹，并且将跟踪误差约束在固定时间动态预设性能函数之内；步骤1中，所述两关节机械臂的系统模型为： （1）；式（1）中，t为实时时间，，为转臂转动角度，为小车位移；为控制信号，且，为第一电机的输出扭矩，为第二电机的输出拉力；为的一阶导数，为的二阶导数，为未知的干扰，为惯性矩阵，为向心—科里奥利矩阵； （2）；式（2）中，为小车的质量，为转臂的惯性矩，为的一阶导数，为的一阶导数；为初始时刻小车到立柱的距离；步骤1中，所述系统状态方程为： （3）；式（3）中，为系统输出，且 （4）；步骤2中，以第一电机为控制对象，构建转臂的固定时间动态预设性能函数及其参数规则如下：系统运行初始阶段固定时间动态预设性能函数A为： （5）；其中，为系统运行初始阶段固定时间动态预设性能函数A的初始值，为系统运行初始阶段固定时间动态预设性能函数A的稳定值，；为某一时刻，且；是固定时间动态预设性能函数A第1次调整的开始时间；第一阶段固定时间动态预设性能函数A为： （6）；第二阶段固定时间动态预设性能函数A为： （7）；其中， （8）； ，表示第次调整； 为多项式系数，且满足如下的参数规则： （9）；其中，， （10）；对于第次调整，开始时间为，调整时间间隔为，； 、和分别为第次调整后的沉降时间、初始值和最终值，并且满足和； 表示一个时间间隔，体现了第次调整后的收敛速度；为常数，取值范围为；步骤2中，以第二电机为控制对象，构建小车的固定时间动态预设性能函数及其参数规则如下：系统运行初始阶段固定时间动态预设性能函数B为： （11）；其中，为系统运行初始阶段固定时间动态预设性能函数B的初始值，为系统运行初始阶段固定时间动态预设性能函数B的稳定值，；为某一时刻，且；是固定时间动态预设性能函数B第1次调整的开始时间；第一阶段固定时间动态预设性能函数B为： （12）；第二阶段固定时间动态预设性能函数B为： （13）；其中， （14）； ，表示第次调整； 为多项式系数，且满足如下参数规则： （15）；其中，， （16）；对于第次调整，开始时间为，调整时间间隔为，； 、和分别为第次调整后的沉降时间、初始值和最终值，并且满足和； 表示一个时间间隔，体现第次调整后的收敛速度；为常数，取值范围为；步骤2中，所述跟踪误差模型为： （17）； ，；则，，，其中，为转臂的跟踪误差，为小车的跟踪误差，是转臂的目标轨迹函数，是小车的目标轨迹函数；步骤2中，对于第j次调整，以第一电机为控制对象时，所述调整判据为： （18）；对于第次调整，以第二电机为控制对象时，所述调整判据为： （19）；其中，和均为常数，取值范围均为（0，1）。

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百度查询： 山东建筑大学 用于两关节机械臂的固定时间动态预设性能控制方法