(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211100200.5 (22)申请日 2022.09.09 (71)申请人 鲁东大学 地址 264025 山 东省烟台市芝罘区红旗中 路186号 (72)发明人 李武全　顾甲保　 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 具有未知协方差的随机机械臂系统的自适 应控制 (57)摘要 本发明公开了一种具有未知协方差的随机 机械臂系统的自适应控制策略。 其技术要点是： 首先选取合适的李雅普诺夫函数和自适应动态 函数， 设计出自适应状态反馈控制器使系统稳 定； 其次结合设计出的自适应控制器对闭环系统 进行稳定性 分析， 得出的结论是该控制器保证了 闭环系统在概率上是全局稳定的， 状态几乎处处 可以调节到原点； 最后利用计算机仿真， 验证了 该控制策略的有效性。 这一控制策略具有工作效 率高， 应用范围广， 消耗成本低的优点。 权利要求书1页 说明书8页 附图1页 CN 115319751 A 2022.11.11 CN 115319751 A 1.一种未知协方差的随机 机械臂系统的自适应控制策略， 其特 征包括： 基于当前机 械臂系统构建具有未知协方差的随机系统的动力学模型； 基于具有未知协方差的随机系统的动力学模型和反推法， 构建自适应控制器； 基于自适应控制器的结构， 对闭环系统进行 稳定性分析。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 基于当前机械臂系统构建具有未知协方差 的随机系统的动力学模型， 具体包括： 考虑包含电机动力学和随机扰动的单连杆机械臂系 统， 系统描述 为： 其中， 是单连杆机械臂系统的控制输入， 引入坐标变换 ， 因此单连杆机械臂系统可以转 化为： 根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 基于具有未知协方差的随机系统 的动力学模 型和反推法， 构建自适应控制器， 反推法的具体步骤如下： 为了处理未知协方差， 我们用 估计未知参数 。 3.第一步： 进行坐标变换 ， 选取合适的Lyapunov函数 ， 其中 ， 设计虚拟控制器 ， 可求得 。 4.第二步： 进行坐标变换 ， 选取合适的Lyapunov函数 ， 设计虚拟 控制器 ， 得到 ； 第三步： 进行坐标变换 ， 选取合适的Lyapun ov 函数 ， 设计实际控制器 ， 得到 ， 系统稳定性 得证。 5.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 基于此自适应控制器策略， 选取一例子进 行仿真来证明控制策略的有效性， 具体步骤如下： 选取一种 具有未知协方差的随机机械臂 系统， 为此系统设计出自适应控制器， 利用计算机进行仿真， 得到系统状态、 控制信号以及 自适应动态的反应图。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115319751 A 2具有未知协方差的随机 机械臂系统的 自适应控制 技术领域 [0001]本发明是针对工业中具有未知协方差的随机机械臂系统的自适应控制， 属于自动 控制技术领域。 背景技术 [0002]近几年来， 具有未知协方差的随机系统的控制设计问题已经成为随机控制领域中 较为重要的一个分支， 备受科研工作者关注。  究其原因， 主要是因为该类系统不仅有着极 为重要的理论 价值， 而且也有一定的实用价 值。 下面从两个方面 来具体说明其 意义: 从实际应用的角度来看， 无论是机械系统、 电力系统还是生物系统、 经济系统等系 统都会受到不确定因素 的影响， 其中一些因素往往服从某种统计规律， 把这种具有统计规 律的不确定因素称为随机因素.  而这样的系统我们通常用随机微分方程 来描述。 [0003]从理论分析的角 度来看， 具有未知协方差 的随机系统的数学模型是最近20  年来 得到广泛研究随机控制系统的更一般形式.  对具有未知协方差的随机系统的控制理论研 究， 无论是镇定 问题、 跟踪问题、 还是解耦问题， 都将会对随机控制系统的理论研究和控制 器设计起着指导作用.  因此， 该系统模型的理论研究是控制理论领域的前沿方向之一， 提 出的控制器设计的新方法也必将丰富传统的控制器的设计方法。 发明内容 [0004]本发明提供了一种具有未知协方差的随机机械臂系统的自适应控制策略。 主要包 括以下四个方面内容： 基于当前机械臂系统构建具有未知协方差的随机系统的动力学模 型； 基于具有 未知协方差的随机系统的动力学模型和反推法， 构建自适应控制器； 基于自适 应控制器的结构， 对闭环系统进 行稳定性分析； 基于此自适应控制器策略， 选取一具有未知 协方差的随机 机械臂的发明实施例， 利用计算机进行仿真来证明控制策略的有效性。 [0005]第一方面， 基于当前机械臂系统构建具有未知协方差 的随机系统的动力学模型， 具体包括： 考虑包含电机动力学和随机扰动的单 连杆机械臂系统， 系统描述 其中,  分别表示单连杆的位置、 速度和加速度。 表示电力系统产生的转 矩， 是单连杆机械臂系统的控制输入。 引入坐标变 换  ， 因此 单连杆机械臂系统可以转 化为：说　明　书 1/8 页 3 CN 115319751 A 3