| 发明名称 | 欠驱动机械装置ACROBOT的动态伺服控制方法 | ||
| 摘要 | 欠驱动机械装置ACROBOT的动态伺服控制方法，它涉及一种欠驱动机械系统的动态伺服控制方法，以解决现有的欠驱动系统的应用领域较单一、研究领域过于狭窄的问题。从欠驱动机械系统中获得连杆摆角和摆杆摆角的即时状态量，计算出摆角误差；获得当前摆杆摆角状态变量；获得反馈控制律中的模型时变参数；获得欠驱动机械系统的机械能，与给定值比较获得目标误差；将上述数据带入反馈控制律公式得到此刻所需的控制力矩，并利用电机将控制力矩输出至机械系统。本发明通过构造Lyapunov函数实现动态伺服控制；构造类似单摆运动轨迹的周期轨道，轨道最高点为目标点，通过对平衡点的镇定控制和特殊轨迹的跟踪控制，实现了对欠驱动系统的大范围运动控制。 | ||
| 申请公布号 | CN101414156B | 申请公布日期 | 2011.03.23 |
| 申请号 | CN200810137555.5 | 申请日期 | 2008.11.18 |
| 申请人 | 哈尔滨工业大学 | 发明人 | 张晓华;程红太;赵旖旎;陈宏钧 |
| 分类号 | G05B11/32(2006.01)I | 主分类号 | G05B11/32(2006.01)I |
| 代理机构 | 哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109 | 代理人 | 张果瑞 |
| 主权项 | 1.欠驱动机械装置ACROBOT的动态伺服控制方法，其特征在于它包括以下步骤：步骤一，从欠驱动机械系统中获得连杆摆角<img file="FSB00000337930800011.GIF" wi="49" he="68" />和摆杆摆角<img file="FSB00000337930800012.GIF" wi="48" he="68" />的即时状态量，计算出摆角误差<img file="FSB00000337930800013.GIF" wi="300" he="77" />其中，q<sub>2d</sub>为摆杆摆角的目标值；步骤二，通过公式：<img file="FSB00000337930800014.GIF" wi="839" he="119" />获得当前状态变量<img file="FSB00000337930800015.GIF" wi="40" he="74" />和<img file="FSB00000337930800016.GIF" wi="77" he="74" />其中，Δq<sub>1</sub>为连杆摆角的变化量，Δq<sub>2</sub>为摆杆摆角的变化量，Δt为时间变化量，<img file="FSB00000337930800017.GIF" wi="71" he="63" />为第k-1时刻的连杆的摆角，<img file="FSB00000337930800018.GIF" wi="70" he="62" />为第k-1时刻的摆杆的摆角，<img file="FSB00000337930800019.GIF" wi="34" he="50" />为连杆的角速度，<img file="FSB000003379308000110.GIF" wi="40" he="50" />为摆杆的角速度；步骤三，通过公式：d<sub>11</sub>＝θ<sub>1</sub>+θ<sub>2</sub>+2θ<sub>3</sub>cosq<sub>2</sub>d<sub>12</sub>＝d<sub>21</sub>＝θ<sub>2</sub>+θ<sub>3</sub>cosq<sub>2</sub><img file="FSB000003379308000111.GIF" wi="606" he="73" />d<sub>22</sub>＝θ<sub>2</sub><img file="FSB000003379308000112.GIF" wi="274" he="63" /><img file="FSB000003379308000113.GIF" wi="512" he="65" />θ<sub>3</sub>＝m<sub>2</sub>l<sub>1</sub>l<sub>c2</sub>θ<sub>4</sub>＝m<sub>1</sub>l<sub>c1</sub>+m<sub>2</sub>l<sub>1</sub><img file="FSB000003379308000114.GIF" wi="302" he="70" />θ<sub>5</sub>＝m<sub>2</sub>l<sub>c2</sub>φ<sub>1</sub>＝θ<sub>4</sub>gcosq<sub>1</sub>+θ<sub>5</sub>gcos(q<sub>1</sub>+q<sub>2</sub>)φ<sub>2</sub>＝θ<sub>5</sub>gcos(q<sub>1</sub>+q<sub>2</sub>)获得反馈控制律中的模型时变参数d<sub>11</sub>、d<sub>12</sub>、d<sub>22</sub>、h<sub>1</sub>、h<sub>2</sub>、φ<sub>1</sub>和φ<sub>2</sub>，其中，q<sub>1</sub>为连杆摆角，q<sub>2</sub>为摆杆摆角，g为重力加速度；I<sub>1</sub>，I<sub>2</sub>为连杆及摆杆绕质心转动惯量，m<sub>1</sub>是连杆质量，m<sub>2</sub>是摆杆质量，l<sub>1</sub>是连杆长度，l<sub>c1</sub>和l<sub>c2</sub>是连杆及摆杆的动点到质心长度；步骤四，通过公式：<img file="FSB000003379308000115.GIF" wi="1050" he="95" />式中<img file="FSB000003379308000116.GIF" wi="626" he="138" />获得欠驱动机械系统的机械能E，与给定值E<sub>d</sub>＝θ<sub>4</sub>gsinq<sub>1</sub>+θ<sub>5</sub>gsin(q<sub>1</sub>+q<sub>2</sub>)比较获得目标误差e<sub>E</sub>＝E-E<sub>d</sub>；步骤五，将步骤一至步骤四得到的数据带入反馈控制律公式：<img file="FSB000003379308000117.GIF" wi="1159" he="256" />得到此刻所需的控制力矩，并利用电机将控制力矩输出至机械系统，其中，Δ定义为d<sub>11</sub>d<sub>22</sub>与d<sub>21</sub>d<sub>12</sub>的差值，k<sub>P</sub>为角度系数，k<sub>D</sub>为角速度系数，k<sub>E</sub>为能量系数，k<sub>V</sub>为Lyapunov系数，且k<sub>P</sub>、k<sub>D</sub>、k<sub>E</sub>、k<sub>V</sub>为正常数，k<sub>D</sub>＞2k<sub>E</sub>E<sub>Top</sub>/ρ<sup>*</sup>，所述的E<sub>top</sub>为垂直向上时系统所具有势能，所述的<img file="FSB00000337930800021.GIF" wi="891" he="150" /> | ||
| 地址 | 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号 | ||