[发明专利]一种混联式汽车电泳涂装输送机构的抗干扰同步滑模控制方法

权利要求书

1.一种混联式汽车电泳涂装输送机构的抗干扰同步滑模控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)以混联式汽车电泳涂装输送机构为被控对象，采用拉格朗日法建立含未建模动态、摩擦力以及外界随机干扰的机构动力学模型；

2)对该机构末端执行器，即对连接杆中点进行轨迹规划，并确定该机构各主动关节的期望运动轨迹；

3)利用编码器反馈的电机位置、速度信息，计算出各主动关节期望运动与实际运动的偏差；

4)针对混联式汽车电泳涂装输送机构的结构及运动特点，定义耦合误差；

5)基于耦合误差的开关曲面函数，以及步骤1)所建立的动力学模型，设计交叉耦合同步滑模控制律；

6)基于步骤1)所建立的动力学模型，设计非线性扰动观测器；

所述步骤6)中，所设计的非线性扰动观测器为：

式中，为包含未建模动态、摩擦力以及外界随机干扰集总扰动项的估计值，单位为N.m；为观测器的增益矩阵，由观测器的增益矩阵决定；τ_s为基于耦合误差的同步滑模控制器输出；Z为设计非线性扰动观测器时所用的辅助变量；

7)基于步骤5)和步骤6)构成抗干扰同步滑模控制器；

所述步骤7)中，所构成的抗干扰同步滑模控制器的控制律为：

式中，τ_stotal为所设计抗干扰同步滑模控制的输出，单位为N.m；分别为不考虑未建模动态时的惯性矩阵、哥氏力和离心力项以及重力项；x，分别为各主动关节实际运动位姿和速度向量，且有x＝[x₁,x₂,x₃,x₄,φ₁,φ₂]^T；和分别为各主动关节期望运动速度和加速度向量；β和B_s为常值对角阵；K_s＝diag(k_s1,k_s2,k_s3,k_s4,k_s5,k_s6)为滑模切换项增益；S_s为基于耦合误差的开关曲面函数，ξ为相邻主动关节之间耦合误差的偏差，为ξ关于时间的导数；

8)通过软件编程，实现混联式汽车电泳涂装输送机构的抗干扰同步滑模控制；

所述步骤4)中，所定义的耦合误差向量为其中为各主动关节所在支路耦合误差，其中，i＝1…6，可表示为：

其中，δ_i(t)为各主动关节跟踪误差；ξ_i(τ)＝ε_ij(τ)-ε_ki(τ)，其中i,j,k＝1…6；且ε_ij(τ)和ε_ki(τ)为各主动关节之间的同步误差；β_i为耦合参数，且β_i＞0。

2.根据权利要求1所述的一种混联式汽车电泳涂装输送机构的抗干扰同步滑模控制方法，其特征在于：所述步骤5)中，所设计的交叉耦合同步滑模控制律为：

式中，τ_s＝[τ_s1,τ_s2,τ_s3,τ_s4,τ_s5,τ_s6]为基于耦合误差的同步滑模控制器输出，单位为N.m；分别为不考虑未建模动态时的惯性矩阵、哥氏力和离心力项以及重力项；K_s＝diag(k_s1,k_s2,k_s3,k_s4,k_s5,k_s6)为滑模切换项增益，且k_si＞0，i＝1,2…6；x，分别为各主动关节实际运动位姿和速度向量，且有x＝[x₁,x₂,x₃,x₄,φ₁,φ₂]^T；和分别为各主动关节期望运动速度和加速度向量；ξ为相邻主动关节之间耦合误差的偏差，为ξ关于时间的导数；β和B_s均为常值对角阵；S_s为基于耦合误差的开关曲面函数。