本技术介绍了一种多机械臂同步控制的滑模方法,属于机械臂技术领域。该方法包括:步骤S1,构建多机械臂领导者和跟随者的运动学与动力学模型;
背景技术
在过去的几十年里,多智能体系统的分布式协同控制因其具有更强的鲁棒性、稳定性和高容错性等优点而受到广泛的应用。特别是一致性控制作为分布式协同控制中最重要的分支,在舰艇编队控制、水下机器人协同控制和无人机编队飞行等实际工程应用中具有举足轻重的作用。鉴于实际工程应用中,复杂机械系统的动态特性往往难以通过简单的线性系统模型来描述,因此,一致性问题的研究焦点已经逐步转移到更为复杂的非线性系统领域。同时,作为一种特殊的非线性情形,具有拉格朗日动力学的多智能体系统由于能够对一些实际的工业系统进行建模,比如多机械臂的协同控制,受到了研究人员的青睐。
多机械臂系统相较于传统的线性或非线性系统,展现出更高的不确定性和非线性特性,特别是在涉及未建模动态和强参数耦合的复杂场景下。现有的一些研究是采用自适应控制、神经网络控制和模糊控制等方法去处理这种模型不确定性。然而,在考虑规定时间一致性问题时,这三种方法都有一定的不足。作为一种替代方案,可以引入一种规定时间自构造神经网络扰动观测器来估计模型不确定性和外部扰动。
针对这些模型不确定性较高的系统,当前采用的控制方法显现出了明显的局限性,因此,开发一种创新的控制算法显得尤为重要。考虑到滑模控制策略在削弱控制过程中模型不确定性和未知干扰所带来的负面影响方面展现出优异效果,它成为了我们探索新控制方案时的一个有力候选。因此,如何将滑模控制应用于解决多机械臂系统协同控制问题是一个非常有趣的课题。一方面,固定时间稳定性理论凭借其多方面的优势在滑模控制领域得到了广泛应用。然而,其收敛上界的确定过程涉及复杂系统参数调节,这可能导致所设定的上界过于保守。为了克服这一局限性,后续研究引入了预定义时间稳定性理论,它的收敛时间的上界能够更紧密地接近于用户指定的调整参数,但仍带有一定的模糊性。因此,规定时间稳定性研究受到广泛的关注,并且已被应用于滑模控制、自适应控制和最优控制,它的收敛时间可以提前指定且与初始条件及其他参数无关,保证了控制过程的时效性。另一方面,与传统的线性滑模控制相比,终端滑模控制能够保证系统状态一旦到达滑动面,就能在规定时间内收敛到零,具有更快的响应速度。然而,跟踪误差通常不稳定且上下浮动明显,一种基于性能函数的转换函数引入限制了误差的范围。
为了有效减轻闭环系统通信网络的负载压力,并维持高水平的控制性能满意度,研发出了高效利用资源的分布式事件触发控制策略。该策略通过合理管理触发事件的时机,实现了资源的最优配置与利用。值得注意的是,事件触发控制的重要思想是:当测量误差的常规模量超出预设的允许阈值或系统状态的范数达到特定条件时,事件触发机制将被激活进而更新控制器。此过程在确保系统维持一定性能水平的同时,也确保了内部执行时间拥有一个正的最小界限。因此,有必要对多机械臂分布式事件触发队形控制进行研究。
实现思路