[发明专利]一种动态双足步行机器人鲁棒控制方法

权利要求书

1.一种动态双足步行机器人鲁棒控制方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

S1：建立动态双足步行机器人动力学模型；

S2：进行鲁棒控制器的设计；

S3：进行Dai-Yuan线性等式约束优化算法的设计。

2.如权利要求1所述的动态双足步行机器人鲁棒控制方法，其特征在于，所述步骤S1中动态双足步行机器人动力学模型如下：

其中，向量场为局部Lipschit连续函数，为碰撞前的状态变量，为碰撞后的状态变量，S为摆动腿与地面接触时的碰撞切换曲面，Δ为碰撞代数映射，q为机器人的状态变量，u∈R^m为控制信号输入；定义输出函数为y(q)＝H₀(q)-y_d(θ(q))；θ(q)是关于变量q严格单调函数，y_d(θ(q))是机器人期望运动轨迹。

3.如权利要求1所述的动态双足步行机器人鲁棒控制方法，其特征在于，所述步骤S2中在对鲁棒控制器的设计前还包括有：

S21：构造快速指数稳定控制Lyapunov函数如下：

其中，P为Lyapunov方程A^TP+PA+Q＝0的解，Q为任意正定矩阵。

4.如权利要求3所述的动态双足步行机器人鲁棒控制方法，其特征在于，所述鲁棒控制器的设计具体过程如下：

S22：由快速指数稳定控制Lyapunov函数定义，计算Lyapunov函数关于η的导数，有：

其中，

为了满足Lyapunov函数的下降条件，有：

S23：以低能耗作为性能指标，通过优化方法在线求解鲁棒控制器，实现动态双足步行机器人的动态稳定行走；求解优化模型如下：

其中，J(μ)是关于μ连续可微函数，u_min和u_max分别为机器人电机的最小、最大扭矩，

5.如权利要求4所述的动态双足步行机器人鲁棒控制方法，其特征在于，还包括有：

将式(6)转化为标准的等式约束优化问题：

其中，分别为变量和目标函数，为线性约束矩阵，为常数项。

6.如权利要求5所述的动态双足步行机器人鲁棒控制方法，其特征在于，还包括有：步骤S3中所述进行Dai-Yuan线性等式约束优化算法的设计具体过程如下：

S31：选择一个初始点x₀∈Rⁿ,ε＞0,令k:＝0；

S32：计算由下面计算公式得到：

其中，

P＝I-A^T(AA^T)^-1A，y_k-1＝g_k-g_k-1；

S33：确定终止停止迭代条件；如果||Pg_k||＜ε停止；否则，执行S34；

S34：给出一些常数δ∈(0,1/2),ρ∈(0,1),确定一个步长，α_k＝max(ρ^j|j＝0,1,2,...)；

满足Wofle线性搜索条件：

S35：迭代k：＝k+1,返回S32。