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基于自抗扰和反演技术的单臂机械手控制器及其设计方法  
 【申请号】  CN201710328906.X  【申请日】  2017-05-11
 【公开号】  CN107193211B  【公开日】  2020-02-07
 【申请人】  南京邮电大学  【地址】  210023 江苏省南京市栖霞区亚东新城区文苑路9号
 【共同申请人】  
 【发明人】  杨杨;谈杰;岳东
 【国际申请】    【国际公布】  
 【进入国家日期】  
 【专利代理机构】  南京经纬专利商标代理有限公司  【代理人】  钱丽
 【分案原申请号】  
 【国省代码】  32
 【摘要】  本发明公开了基于自抗扰和反演技术的单臂机械手控制器及其设计方法。以单臂机械手为被控对象、输出位置信号为被控变量,考虑输入限幅和控制精度等因素,所述的控制器结构由2个子控制器组成,第1子控制器输出的端与第2子控制器的输入端相连,第2子控制器的输出端与单臂机械手的输入端连接。本发明利用扩张状态观测器不依赖系统模型的特点,实时估计并补偿建模误差的影响;设计辅助系统处理控制量限幅问题;进一步,采用预定义跟踪性能函数来改善收敛的精度与速度。在保证系统稳定的基础上,提出的含辅助系统和预定义性能函数的单臂机械手控制器能够使系统输出信号跟踪期望轨迹,并能有效处理系统不确定性、提高系统的收敛精度与速度等问题。
 【主权项】  1.基于自抗扰和反演技术的单臂机械手控制器,以单臂机械手为被控对象,包括第1子控制器和第2子控制器,单臂机械手的输出端分别与第1子控制器和第2子控制器相连,第1子控制器输出的端与第2子控制器的输入端相连,第2子控制器的输出端与单臂机械手的输入端连接,其特征在于:第1子控制器包括第一比较器单元、第一扩张状态观测器单元、预定义跟踪性能函数及其参数设置单元和第一非线性运算单元;第一比较器单元的两个输入端分别为期望信号yd和系统输出转角x1;第一扩张状态观测器单元的两个输入端分别为第一比较器单元输出差e1和机械手角速度x2;第一非线性运算单元的三个输入端分别为第一比较器单元输出差e1、预定义跟踪性能函数及其参数设置单元的输出端和第一扩张状态观测器单元输出的z1,2,经第一非线性运算单元运算得到虚拟控制x2d;第2子控制器包括第二比较器单元、第三比较器单元、跟踪微分器单元、辅助系统单元、第二扩张状态观测器单元和第二非线性运算单元;第1子控制器输出的x2d与跟踪微分器单元相连;第1子控制器输出的x2d和机械手角速度x2作为第二比较器单元的两个输入;跟踪微分器单元的输入端与第1子控制器输出的x2d相连;第二非线性运算单元的六个输入端分别为第一比较器单元输出差e1、第二比较器单元输出差e2、预定义跟踪性能函数及其参数设置单元输出端、跟踪微分器单元输出的v1,2、第二扩张状态观测器单元输出的z2,2和辅助系统单元输出的ξ,经第二非线性运算单元运算得到控制律uc;控制律uc经计算得到饱和特性输出u;跟踪微分器单元输出的v1,2、第二比较器单元输出差e2和饱和特性输出u作为第二扩张状态观测器单元的三个输入;第二非线性运算单元输出的uc和饱和特性输出u作为第三比较器单元的两个输入;第三比较器单元输出的Δu与辅助系统单元相连。
 【页数】  19
 【主分类号】  G05B13/04
 【专利分类号】  G05B13/04
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