本技术公开了一种具有指定性能和事件触发的多机械臂自适应控制方法,包括以下步骤:建立多机械臂系统的2自由度运动学和动力学模型;构建位置误差模型;设定多机械臂系统的基于幂函数的指定性能函数的共识误差转换动态模型;通过反步法构建多机械臂系统的最优虚拟控制率;构建多机械臂系统的事件触发控制器;对多机械臂系统进行自适应控制。本发明基于幂函数设计了指定性能函数,根据指定性能函数把误差转换到特定区域,并由此提出了一种共识误差转换动态模型,从而保证多机械臂的轨迹误差在预定时间内收敛到预定区域内。本发明方法提出的事件触发控制器的参数是基于采样信号而自适应的调整的,可以自适应地对多机械臂进行精确跟踪与控制。
背景技术
近几十年来,随着多机械臂技术的飞速发展,多机械臂的应用越来越广泛。迄今为止,多机械臂已广泛应用于工业、医疗外科、空间探索等领域。然而,随着多机械臂的广泛应用,机械臂的性能要求也越来越多。因此,实现多机械臂的高性能控制是控制论领域一个值得深入研究的热点问题。
在多机械臂轨迹跟踪中,更快的暂态响应速度和更好的稳态精度一直都是人们追求的。对此,近年来人们创新性地提出了规定性能控制(PPC)。传统规定性能(PPF)控制可以保证系统误差渐进收敛到指定的约束范围。有限时间PPF则可以使得系统轨迹误差在有限的时间内收敛到指定的约束范围,这无疑增强了系统的可控性和稳定性。然而,有限时间PPF的收敛速度离不开系统的初始状态,特别是当系统的初始状态比较大时,系统的稳定时间也比较长,很明显这将会恶化系统的控制性能。针对这样的问题,人们提出了固定时间PPF和指定时间PPF的研究,与之前的PPF相比,固定时间PPF和指定时间PPF能更好地优化系统性能。然而,现有的研究在边界函数的形式上比较局限,需要我们进一步研究。
事件触发能够有效减少系统的通信频率,目前已经被广泛使用。静态事件触发根据所设阈值的大小有不同的问题:在系统输入较小的情况下,小阈值事件触发控制器减少的通信频率可能不明显;在系统输入较大的情况下,大阈值事件触发控制器会出现过大的抖动。考虑到这一点,研究人员研究出了动态事件触发。动态事件触发往往会根据其自身控制状态或者内部的变量来决定事件触发阈值大小。动态事件触发将直接影响机械臂的控制精度,如何设计合适的事件触发机制来解决多机械臂的性能控制问题仍然是一个具有挑战性的问题。
实现思路