【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及并聯(lián)機器人控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于adrc和一致性算法的并聯(lián)平臺控制方法。
技術(shù)介紹
1、stewart平臺作為一種并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)，通常由一個固定底座和可以活動的上平臺組成，固定底座和上平臺之間有n個獨立驅(qū)動的電動缸通過2n個萬向節(jié)副聯(lián)接，從而使得上平臺能夠進行n個自由度的活動。由于stewart平臺具有高自由度、高精度、高剛度和高承載能力的特點，因此被廣泛用于飛行器模擬器、航天器件測試、醫(yī)療手術(shù)機器人、運動模擬平臺、振動臺實驗、模擬駕駛訓練等領(lǐng)域。
2、目前主流的stewart平臺控制策略是：輸入的動平臺位姿信息后，下平臺上的位姿控制器通過運動學逆解算法得到動平臺與每個電動缸鏈接處的位置信息，從而得到每個缸桿的伸長量，動平臺的位姿控制就通過改變n個電動缸的單缸伸長量實現(xiàn)。由此，原本的多輸入多輸出系統(tǒng)變?yōu)榱薾個互相耦合的單輸入單輸出系統(tǒng)。此方法雖然降低了stewart平臺位姿控制的復雜程度，但是也存在著不足之處。第一，理論上六個電動缸的參數(shù)都是一致的，但是實際上還是有一定的差異，而且電動缸在使用一段時間后，每個缸的磨合程度與線路老化程度都難以保持一致。第二，n個并聯(lián)的電動缸通過上平臺形成了強耦合關(guān)系，會相互干擾。第三，stewart平臺本身就存在一定的干擾。由于這三方面的原因，主流的控制策略難以實現(xiàn)高精度的位姿控制。
3、公告號為cn112847303b的專利文獻提出了一種stewart平臺的協(xié)同控制方法，采用協(xié)同控制算法改善了由于各個電動缸本身客觀存在的內(nèi)部差異和外部工況不同導致的stewa
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于，提出一種基于adrc和一致性算法的并聯(lián)平臺控制方法，通過三階adrc和二階一致性算法，改善了一階adrc控制單個電動缸具有的不適應系統(tǒng)動態(tài)變化、控制精度低、抗干擾能力弱及魯棒性差等問題，并改善了采用速度協(xié)同控制多缸具有的精度受限、穩(wěn)定性差和抗干擾能力不足的問題。
2、本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案是：一種基于adrc和一致性算法的并聯(lián)平臺控制方法，用于對stewart平臺進行高精度控制，具體包括如下步驟：
3、s1：將stewart平臺中的每個電動缸視作一個系統(tǒng)，對每個電動缸的控制電機建立控制模型，并設計自抗擾控制器，即adrc控制器；所述adrc控制器包括擴張狀態(tài)觀測器eso和狀態(tài)誤差反饋控制器，擴張狀態(tài)觀測器eso用于對系統(tǒng)輸入和輸出進行觀測，估計出系統(tǒng)的未建模動態(tài)和外部擾動，從而對系統(tǒng)的輸出進行調(diào)節(jié)以抵消擾動的影響；狀態(tài)誤差反饋控制器用于根據(jù)擴張狀態(tài)觀測器eso的輸出，將系統(tǒng)輸出的估計值與實際值之間的誤差作為反饋信號，用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸入，以實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制；
4、s2：根據(jù)各個電動缸的位移跟蹤誤差、速度跟蹤誤差、位移協(xié)同誤差和速度協(xié)同誤差設計具有位移和速度協(xié)同的一致性控制算法；
5、s3：將當前各個電動缸的目標位姿信號以及電動缸的伸縮量信號輸入至stewart平臺進行運動學反解得到各個電動缸的期望伸縮位移量和期望伸縮速度量，并輸入至各個電動缸的adrc控制器中，對各個電動缸進行adrc控制，輸出各個電動缸的伸縮位移量和伸縮速度量；
6、s4：根據(jù)各個電動缸的期望伸縮位移量、期望伸縮速度量、伸縮位移量和伸縮速度量計算各個電動缸的位移跟蹤誤差、速度跟蹤誤差、位移協(xié)同誤差和速度協(xié)同誤差，輸入至一致性控制算法中進行協(xié)同控制，并將協(xié)同控制的輸出輸入至各個adrc控制器中的狀態(tài)誤差反饋控制器，并再次對各個電動缸進行adrc控制，實現(xiàn)對stewart平臺的高精度控制。
7、進一步地，所述擴張狀態(tài)觀測器eso的具體表達式為：
8、
9、其中，k＝1,2,…,n，n為stewart平臺中電動缸的總數(shù)；為狀態(tài)估計向量的導數(shù)，a為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；為擴張狀態(tài)觀測器eso對第k個電動缸的狀態(tài)量xk的估計值，表示位移的估計量，表示位移估計量的導數(shù)，表示速度的估計量，表示速度估計量的導數(shù)，表示加速度的估計量，表示加速度估計的導數(shù)，表示擴展狀態(tài)，用于估計系統(tǒng)未建模動態(tài)和外部擾動，表示擴展狀態(tài)的導數(shù)；b為輸入向量，代表外部輸入對系統(tǒng)狀態(tài)的影響；uk為第k個電動缸的系統(tǒng)輸入；l為系統(tǒng)輸出的實際值和估計值之間差值的系數(shù)矩陣；yk為第k個電動缸系統(tǒng)輸出，為擴張狀態(tài)觀測器eso對第k個電動缸系統(tǒng)輸出的估計值；e為第k個電動缸的總擾動fk的導數(shù)的系數(shù)向量，c為輸出向量。
10、進一步地，所述狀態(tài)誤差反饋控制器的具體表達式為：
11、
12、其中，表示第k個電動缸的狀態(tài)誤差反饋控制器的輸出，k為控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，為狀態(tài)誤差反饋控制器的輸入矩陣。
13、進一步地，所述一致性控制算法的具體表達式為：
14、
15、其中，ukc為第k個電動缸的協(xié)同輸入，c1為位移協(xié)同因子，exk為第k個電動缸的位移協(xié)同誤差，c2為位移跟蹤因子，為第k個電動缸的位移跟蹤誤差，c3為速度協(xié)同因子，為第k個電動缸的速度協(xié)同誤差，c4為速度跟蹤因子，為第k個電動缸的速度跟蹤誤差；
16、所述位移跟蹤誤差速度跟蹤誤差位移協(xié)同誤差和速度協(xié)同誤差的具體表達式為：
17、
18、其中，xk,2為第k個電動缸的伸縮速度量，為第k個電動缸的期望伸縮位移量，分別為第k個電動缸的期望伸縮速度量，為第j個電動缸的位移跟蹤誤差，為第j個電動缸的速度跟蹤誤差。
19、進一步地，所述位移協(xié)同因子c1、位移跟蹤因子c2、速度協(xié)同因子c3和速度跟蹤因子c4根據(jù)合作式馬爾科夫博弈確定，具體方法為：
20、將位移協(xié)同因子c1、位移跟蹤因子c2、速度協(xié)同因子c3和速度跟蹤因子c4視為四位玩家，對于第i位玩家，i＝1,2,3,4，在對應的取值范圍里對玩家進行離散化，離散化后的數(shù)值作為動作形成對應的動作空間ai，ai＝{ai1,ai2,…,aim,…,aim}，其中，m表示動作總數(shù)，aim表示第i位玩家的第m個動作；
21、設計狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)為：pm(s′|s,a1m,a2m,a3m,a4m)，表示在狀態(tài)s下，每個玩家采取本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于ADRC和一致性算法的并聯(lián)平臺控制方法，其特征在于，用于對Stewart平臺進行高精度控制，具體包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ADRC和一致性算法的并聯(lián)平臺控制方法，其特征在于，所述擴張狀態(tài)觀測器ESO的具體表達式為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于ADRC和一致性算法的并聯(lián)平臺控制方法，其特征在于，所述狀態(tài)誤差反饋控制器的具體表達式為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于ADRC和一致性算法的并聯(lián)平臺控制方法，其特征在于，所述一致性控制算法的具體表達式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于ADRC和一致性算法的并聯(lián)平臺控制方法，其特征在于，所述位移協(xié)同因子c1、位移跟蹤因子c2、速度協(xié)同因子c3和速度跟蹤因子c4根據(jù)合作式馬爾科夫博弈確定，具體方法為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于ADRC和一致性算法的并聯(lián)平臺控制方法，其特征在于，將協(xié)同控制的輸出輸入至各個ADRC控制器中的狀態(tài)誤差反饋控制器后，狀態(tài)誤差反饋控制器的具體表達式為：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于adrc和一致性算法的并聯(lián)平臺控制方法，其特征在于，用于對stewart平臺進行高精度控制，具體包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于adrc和一致性算法的并聯(lián)平臺控制方法，其特征在于，所述擴張狀態(tài)觀測器eso的具體表達式為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于adrc和一致性算法的并聯(lián)平臺控制方法，其特征在于，所述狀態(tài)誤差反饋控制器的具體表達式為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于adrc和一致性算法的并聯(lián)平...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳志華，江志帆，龍瑩，石一帆，孫文博，鄭澤宇，楊誼華，王華，
申請(專利權(quán))人：南昌航空大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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