[发明专利]一种激光雷达扫描机构的自适应积分滑模控制方法及系统

权利要求书

1.一种激光雷达扫描机构的自适应积分滑模控制方法，其特征在于，所述激光雷达扫描机构包括基座B₀、方位旋转关节B₁和俯仰旋转关节B₂，基座B₀、方位旋转关节B₁和俯仰旋转关节B₂依次转动连接，该方法包括：

利用DH建模方法，以基座B₀、方位旋转关节B₁和俯仰旋转关节B₂作为关节点，分别建立关节坐标系；

根据所建立的关节坐标系以及所述激光雷达扫描机构动力参数，建立所述激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学方程；

建立滑模角度控制器以对所述关节角实际角度进行调节，得到电机施加于所述激光雷达扫描机构的力矩，其中，滑模角度控制规律为：

其中，表示期望角加速度，K_D表示滑模控制规律的比例系数，表示跟踪误差e的导数，K_p表示滑模控制规律的积分系数，比例项K_pe用于加快系统跟踪的动态响应，积分项用于消除系统跟踪的稳态误差，K(s)表示动态增益，表示的估计值，t为时间变量，表示正对角增益矩阵，τ＝(τ₁ τ₂)^T，τ₁和τ₂分别表示电机施加于方位旋转关节B₁的力矩和电机施加于俯仰旋转关节B₂的力矩，s表示积分滑模面；

其中，还包括对所述采用时延估计，则所述转换为：

相应地，所述滑模角度控制规律为：

其中，L表示采样时间，τ_t-L表示τ在时刻t前L时间的值，表示在t时刻前L时间的值。

2.如权利要求1所述的激光雷达扫描机构的自适应积分滑模控制方法，其特征在于，所述根据所建立的关节坐标系以及所述激光雷达扫描机构动力参数，建立所述激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学方程，包括：

根据所述关节坐标系对应的DH参数，建立所述激光雷达扫描机构的正运动学方程；

根据所述激光雷达扫描机构的正运动学方程和所述激光雷达扫描机构动力参数，建立所述激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学方程。

3.如权利要求2所述的激光雷达扫描机构的自适应积分滑模控制方法，其特征在于，所述根据所述激光雷达扫描机构的正运动学方程和所述激光雷达扫描机构动力参数，建立所述激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学方程，包括：

基于所述激光雷达扫描机构的正运动学方程，利用Newton-Euler方法进行前行迭代和后向迭代，得到激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学模型；

将所述激光雷达扫描机构的动力参数代入所述力矩-关节角动力学模型，得到所述力矩-关节角动力学方程。

4.如权利要求1或2或3所述的激光雷达扫描机构的自适应积分滑模控制方法，其特征在于，所述激光雷达扫描机构的力矩包括电机施加于所述方位旋转关节B₁的力矩τ₁和俯仰旋转关节B₂的力矩τ₂，所述方位旋转关节B₁的关节角为θ₁，所述俯仰旋转关节B₂的关节角为θ₂；

在建立所述激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学方程之后，还包括：

令τ＝(τ₁ τ₂)^T，q＝(θ₁ θ₂)^T，将所述力矩-关节角动力学方程转换为：

其中，M(q)为广义惯性矩阵，为向心力与科里奥利力矩阵，G(q)为重力，τ_d为外部扰动，表示正对角增益矩阵，表示关节角速度，表示关节角加速度。