[发明专利]基于模糊观测器的柔性关节机器人系统事件触发控制方法

说明书

本发明公开了一种基于模糊观测器的柔性关节机器人系统事件触发控制方法，步骤如下：建立柔性关节机器人系统的动态方程；根据输出信息，设计自适应模糊观测器；基于模糊观测器设计虚拟控制率；设计事件触发机制与输出反馈控制器；将控制器应用于柔性关节机器人系统，得到闭环机器人系统；通过输出数据，更新观测器中的自适应参数，进而更新控制器。本发明能够在仅有输出信息的情况下，实现柔性关节机器人系统在一定误差内的跟踪控制，适用于模型未知的系统，并且能够有效地节约通信资源，防止数据冗余。

技术领域

本发明涉及人工智能及控制领域，更具体涉及一种基于模糊观测器的柔性关节机器人系统事件触发控制方法。

背景技术

随着人工智能技术和机器人的兴起，机器人系统在工业生产、宇航作业、军事行动以及医疗卫生等诸多领域得到广泛的应用。与传统的刚性关节机器人从根本上不同，柔性关节机器人具有质量轻、功耗小、负载比高、精度高及构件设计紧凑等许多优点，可以解决刚性关节机器人存在的笨重，不易在狭小工作空间内工作的缺陷。然而柔性关节机器人所包含的柔性元件由于刚度较低，在工作中容易系统不稳定，容易引起机器人的振动，从而导致控制难度大大增加。

另一方面，在很多实际情况中，柔性关节机器人系统的全部状态往往不容易进行测量的，一般只有输出信息可测量。此外，系统部件之间的信息交互通过共享的通讯网络进行。由于系统存储设备的储备能力有限,大量的信号传输会造成能源的消耗,因此，需要更高效、节能的采样机制实现。事件触发机制由于其在减小网络带宽占用、计算成本、能量消耗方面的优异性能,成为了时间触发机制的有效替代方案。

中国专利申请号201611077672.8公开了一种柔性关节机器人系统的控制器设计方法，该专利在设计上采用虚拟控制方法将原始的柔性关节机器人系统分解为连杆子系统和电机子系统，简化了控制设计的流程，明确了控制对象；把系统中存在的未知参数的影响和未知外部干扰的影响归结为两个边界函数，然后通过设计相应的自适应规律来估计边界函数的值，从而设计控制来抵消未知参数和外部干扰的影响；控制方法的计算量可以调节，能够运行在不同计算性能控制平台上，适应性强。然而该发明申请是基于柔性关节机械臂系统的全部状态可测的情形，当机械臂系统的全部状态不完全可测，只有输出信号可测时，该方法不再适用。此外，大量的传输数据会造成数据的冗余，加大能源的消耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于模糊观测器的柔性关节机器人系统事件触发控制方法，在仅有输出信息的情况下，实现柔性关节机器人系统在一定误差内的跟踪控制，适用于模型未知的系统，并且能够有效地节约通信资源，防止数据冗余。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于模糊观测器的柔性关节机器人系统事件触发控制方法，所述方法包括以下步骤:

步骤1：建立柔性关节机器人系统的动态方程；

步骤2：根据柔性关节机器人系统的输出信息，设计自适应模糊观测器；

步骤3：基于模糊观测器设计虚拟控制率；

步骤4：设计事件触发机制与输出反馈控制器；

步骤5：将控制器应用于柔性关节机器人系统，得到闭环机器人系统；

步骤6：通过输出数据，更新观测器中的自适应参数，进而更新控制器。

进一步地，步骤1所述建立柔性关节机器人系统的动态方程，具体如下：

通过公式