[发明专利]电液关节负载敏感自适应模糊滑模控制方法

权利要求书

1.液压机器人电液关节负载敏感自适应模糊滑模控制方法，其特征在于：液压机器人电液关节负载敏感自适应模糊滑模控制方法由电液关节负载敏感控制系统和电液关节自适应模糊滑模控制算法组成，电液关节自适应模糊滑模控制算法由模糊滑模变结构切换控制律设计、自适应模糊滑模变结构控制律设计等两个过程构成。

2.根据权利要求1所述的电液关节负载敏感控制系统，其特征在于：电液关节负载敏感控制系统由自适应模糊滑模变结构控制器、电液比例溢流阀、电磁比例换向阀、液压马达、压力传感器1、压力传感器2、压力传感器3组成。压力传感器1采集电液比例溢流阀进入系统的液压油工作压力，取为p₁；压力传感器2和压力传感器3分别采集液压马达进出油口处的液压油工作压力，分别取为p₂、p₃，则液压马达的工作压力为Δp(Δp＝|p₂-p₃|)。经过电磁比例换向阀的液压油压降值取为p_h1，所有液压油管路压降等效值为p_h2，则所有液压油压降值为p_h(p_h＝p_h1+p_h2)。电液关节负载敏感控制系统主要控制电液比例溢流阀进入系统的液压油工作压力p₁，以自适应液压马达的工作压力Δp，满足液压机器人关节不同工作要求。在电液关节负载敏感控制系统中，将Δp+p_h作为控制系统的输入r，p₁作为控制系统的输出y，控制系统的误差e＝r-y＝p_h+Δp-p₁。自适应模糊滑模变结构控制器根据控制系统的误差e，运行电液关节自适应模糊滑模控制算法，得到电液比例溢流阀的控制输入电压u。

3.根据权利要求1所述的电液关节自适应模糊滑模控制算法，其特征在于：模糊滑模变结构切换控制律设计过程：

(1)滑模变结构切换控制律以u_sw表示，表达如下：

u_sw＝εsgn(s)+ks

式中，ε>0，k>0；符号函数s为滑模面函数，n为系统阶数。

(2)对滑模变结构切换控制律u_sw进行模糊化，将滑模变结构切换控制律u_sw转换成如下模糊滑模变结构切换控制律表达如下：

式中，θ为调整参数向量，θ＝(h¹,h²,…h^m)^T，h为单值解模糊器求取的函数值，即的精确向量，m为模糊规则数量，ξ(s)为模糊向量，ξ(s)＝(ξ¹(s),ξ¹(s),…ξ^m(s))^T，为s_i的隶属函数，n为模糊输入数量。

(3)为使液压机器人电液关节负载敏感控制系统具有自适应学习的能力，模糊滑模变结构切换控制律中的θ^T要根据自适应律变化。θ^T的自适应控制律表达如下：

式中，γ>0。

4.根据权利要求1所述的电液关节自适应模糊滑模控制算法，其特征在于：电液比例溢流阀的控制输入电压u为自适应模糊滑模变结构控制律，设计过程：

式中，x_i为空间状态变量，a₁,…,a_n-1,a_n为状态空间方程的系统友矩阵A的最后一行的元素，B为状态空间方程的输入矩阵；c_i>0，c_i满足多项式p^n-1+c_n-1p^n-2+…+c₂p+c₁为Hurwitz矩阵，p为Laplace算子。