[发明专利]一种基于变负载的服务机器人自适应控制方法

摘要

一种基于变负载的服务机器人自适应控制方法，涉及到服务机器人的自适应控制技术领域，解决现有的轮式服务机器人存在稳态误差大，难以满足控制精度较高的应用场景，采用如下步骤：1）建立服务机器人的动力学方程和非完整约束方程；2）建立服务机器人的数学模型；3）根据角度误差和角速度误差，结合机器人系统质量，计算参数特征量；4）根据参数特征量，结合控制率，控制器输出量控制机器人的驱动电机力矩。采用一种专家PID自适应控制方法，根据误差和误差的变化率及时调整控制参数，使控制系统始终运行在最佳状态，从而提高服务机器人的工作效率，改善服务机器人的运动稳定性，改善系统的精度和灵活性。

主权项

1.一种基于变负载的服务机器人自适应控制方法，其特征在于所述方法采用如下步骤：1)建立服务机器人的动力学方程和非完整约束方程；2)建立服务机器人的数学模型；3)根据角度误差和角速度误差，结合机器人系统质量，计算参数特征量；4)根据参数特征量，结合控制率，控制器输出量控制机器人的驱动电机力矩；所述的动力学方程如下：其中，q＝(x_r,y_r,θr)^T为广义坐标；M(q)为对称正定惯量矩阵；为离心力与哥氏力矩阵；G(q)为重力影响矩阵；B(q)为输入转换矩阵；Γ为力矩矩阵；所述的非完整约束方程如下：其中，A(q)＝[‑sin(θr),cos(θr),0]，为与非完整性约束相关的矩阵；引入Lagrange算子λ，所述的数学模型表示为：参数特征辨识为：其中，m为包括负载在内的机器人整体质量；根据参数特征辨识，自适应控制器为：1)当|e(k)|>De1，说明误差的绝对值已经很大，无论误差变化趋势如何，都应该考虑让控制器作最大输出，以迅速调整误差，使误差绝对值以最大的速度减小，控制率为：u(k)＝Γmax；2)当时，说明误差在朝绝对值增大的方向变化，或误差为某常值，未发生变化；此时，控制率为：3)或e(k)＝0时，说明误差绝对值朝减小的方向变化，或者已经达到平衡状态；此时，控制率为：u(k)＝u(k‑1)；4)当时，说明误差处于极值状态；此时，控制率为：u(k)＝u(k‑1)+kpe(k)；综合以上四种情况，自适应控制器的控制率为：