[发明专利]一种基于位置和绳索双空间同步的绳驱并联系统控制方法

说明书

一种基于位置和绳索双空间同步的绳驱并联系统控制方法，它属于多绳索并联驱动系统控制领域。本发明解决了现有多绳索并联控制方法的控制精度低、控制稳定性差的问题。本发明采取的技术方案为：步骤一、建立绳索空间下n根绳索长度的偏差耦合误差向量esubgt;crc/subgt;；步骤二、设计位置空间下末端执行器位置分量的偏差耦合误差向量esubgt;prc/subgt;；步骤三、基于esubgt;crc/subgt;和esubgt;prc/subgt;设计位置和绳索双空间下的偏差耦合误差向量esubgt;pcrc/subgt;；步骤四、基于esubgt;pcrc/subgt;构建位置和绳索双空间同步控制器usubgt;pcrcc/subgt;；步骤五、基于usubgt;pcrcc/subgt;构建最终的位置和绳索双空间同步的绳驱并联系统控制器usubgt;tc‑pcrcc/subgt;。本发明方法可以应用于绳驱并联系统控制。

技术领域

本发明属于多绳索并联驱动系统控制领域，具体涉及一种基于位置和绳索双空间同步的绳驱并联系统控制方法。

背景技术

绳驱并联系统在许多工业场景中都具有良好的应用前景，但是精确地控制其末端执行器的位置和姿态是复杂且困难的，这极大地限制了绳驱并联机器人的实际应用。绳驱并联系统采用并联分布式构型，其工作原理是：绳驱并联系统通过控制n个互相独立的电机驱动n根独立的绳索，间接地控制末端执行器的位置与姿态。绳驱并联系统的驱动单元采用多根独立的柔性绳索，多根绳索长度调节的是否同步，在调节过程中绳索是否会产生振荡都会影响对末端执行器位置和姿态的控制精度。因此，绳索空间中的绳索长度的同步性是一个直接影响末端执行器控制精度和稳定性的因素。同时考虑到末端执行器的每一个位置点都由6个分量所组成，由X、Y、Z三轴坐标和绕X、Y、Z三轴旋转角度组成。末端执行器位置空间下的每个分量的控制同步性同样会影响末端执行器的控制精度和稳定性。但是现有控制方法并未同时考虑绳索空间下绳索长度的同步性和位置空间下位置分量的同步性，导致现有控制方法的控制精度仍然较低，控制稳定性仍然较差。因此，在控制器设计中需要将两者充分结合考虑，通过提高绳索空间和位置空间的同步性，进而改善对末端执行器的控制效果。

发明内容

本发明的目的是为解决现有多绳索并联控制方法的控制精度低、控制稳定性差的问题，而提出的一种基于位置和绳索双空间同步的绳驱并联系统控制方法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：

一种基于位置和绳索双空间同步的绳驱并联系统控制方法，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一、建立绳索空间下n根绳索长度的偏差耦合误差向量e_crc；

步骤二、设计位置空间下末端执行器位置分量的偏差耦合误差向量e_prc；

步骤三、基于e_crc和e_prc设计位置和绳索双空间下的偏差耦合误差向量e_pcrc；

步骤四、基于e_pcrc构建位置和绳索双空间同步控制器u_pcrcc；

步骤五、基于u_pcrcc构建最终的位置和绳索双空间同步的绳驱并联系统控制器u_tc-pcrcc。

本发明的有益效果是：

(1)本发明考虑了位置空间同步性对末端执行器控制过程的影响，构建了一套基于环形拓扑偏差耦合的末端执行器位置耦合误差，基于此耦合误差所设计的同步控制器可以有效地提升末端执行器的控制稳定性和控制精度。

(2)基于构建的绳索空间偏差耦合误差和位置空间偏差耦合误差，提出了一套位置和绳索双空间偏差耦合误差，基于此耦合误差所设计的同步控制器可以有效地提升多绳索长度调节的同步性和末端执行器位置姿态调节的同步性。