一种RBF滑模控制的水下机械臂控制系统及其使用方法

一种rbf滑模控制的水下机械臂控制系统及其使用方法
技术领域
1.本发明属于机械臂控制技术领域，具体涉及一种rbf滑模控制的水下机械臂控制系统及其使用方法。


背景技术：

2.目前的水下机械臂运动学模型的建立过程中都没有考虑机械臂结构受水流作用而产生的形变，这种形变在机械臂结构刚性较小，工作环境水流大的情况下更为明显，形变的出现势必会导致机械臂末端的位置出现偏移，位置偏移的存在会导致机械臂的位置精度的降低，这对于一些精度要求较高的场所影响较大，目前解决这种误差的主要方法是通过水下机械臂末端传感器的位置测量与控制算法相结合进行后置反馈调节，这一方法过于繁琐且响应迟缓。
3.为此，公告号为“cn113878583a”的一种水下机械臂控制方法及系统，属于机械设备控制领域。现有的水下机械臂控制方法繁琐，位置控制精度低，不能快速精准地进行水下机械臂位置控制。
4.对于上述该水下机械臂控制方法及系统，虽然减少了后期位置反馈调节的时间，提高了水下机械臂末端位置精度，使水下机械臂能够更快，更准确的到达指定位置，但是其在使用过程中仍然存在以下较为明显的缺陷：使用微分变化法构建了机械臂在水环境中的动力学模型,通过仿真验证了机械臂在静水环境中受水作用力的影响,但不能够使机械臂在水流的冲击力在实现正常的运行。从而会导致机械臂受到水的阻力达不到精确移动的动作，进而实时性仍有待提高。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种员工工作状况管理系统及其方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种rbf滑模控制的水下机械臂控制系统，包括机械臂轨迹单元模块、rbf滑模控制器、滑模函数单元、滑模控制模块、主控制器模块、水下机械臂,所述rbf滑模控制器的输出端通过信号线与主控制器模块之间电性控制连接，所述主控制器模块的输出控制端通过信号连接线与水下机械臂各个关节驱动臂电性控制连接，所述机械臂轨迹单元模块的输出端与滑模函数单元之间信号控制连接，且滑模函数单元的输出端通过信号线控制连接有滑模控制模块，所述滑模控制模块的输出端与水下机械臂的各个关节驱动控制端电芯控制连接，所述机械臂轨迹单元模块的输出端与rbf滑模控制器的输入端电性控制连接，所述主控制器模块的输入端与机械臂轨迹单元模块之间电性控制连接，所述水下机械臂的输入控制端与机械臂轨迹单元模块之间电芯控制连接。
7.所述机械臂轨迹单元模块对水下机械臂控制并且建立机械臂各个关节在水下的运动轨迹模型，同时建立侧运动轨迹模型发送给主控制器模块对水下机械臂进行控制。
8.所述滑模函数单元为通过机械臂轨迹单元模块得出的机械壁运动轨迹模型计算出水下机械臂在水下的运动轨迹轨迹数据，且滑模函数单元对其自身得出的运动轨迹数据实行计算分析得出水下机械臂各个关节的运动轨迹。
9.所述滑模控制模块通过滑模函数单元得出的水下运动轨迹模型数据逐个控制，使滑模控制模块控制水下机械臂在水中各个运动关节角度的控制。
10.所述rbf滑模控制器为将滑模控制结合神经网络逼近非线性系统的控制中，采用神经网络实现模型未知部分的自适应逼近功能实现，能够使水下机械臂在水中无视角的运行的运行工作。
11.本发明还提供了一种rbf滑模控制的水下机械臂控制使用方法，具体包括以下步骤：s1、通过机械臂轨迹单元模块分析建立水下机械臂在水中的运动轨迹学模型；s2、然后s1中得出建立的运动轨迹学模型通过滑模函数单元进行各个关节的分析，最后得出水下机械臂在水中的受力数据；s3、随后通过滑模函数单元对水下机械臂的各个运动关节结构进行力学分析，得到不同角度下水下机械臂末端的运动轨迹动作；s4、将s3步骤中得出的水下机械臂的末端变形量数据通过机械rbf控制器自身的神经网络分析出末端变形量数据进行曲线拟合，最后得出水下机械臂的关节角度的运行指令；s5、通过将s4步骤只能够得出的水下机械臂的运行指令通过滑模控制模块进行修正运行，随后通过rbf滑模控制器对主控制器模块发出控制信号；s6、滑模控制模块通过滑模函数单元得出的水下运动轨迹模型数据逐个控制，使滑模控制模块控制水下机械臂在水中各个运动关节角度的控制；s7、最后根据s6步骤中的控制信号rbf滑模控制器为将滑模控制结合神经网络逼近非线性系统的控制中，并且采用神经网络实现模型未知部分的自适应逼近功能实现，能够使水下机械臂在水中无视角的运行的运行工作，进而使水下机械臂完成运动轨迹。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本rbf滑模控制的水下机械臂控制系统及其使用方法，通过rbf滑模控制器和滑模函数单元能够对多关节的水下机械臂动力学模型中的不确定参数进行分块逼近，同时够对水下机械臂在水中的阻力进行数据分析解决给出水下适合的运动轨迹，并且可以提高对实际模型的逼近速度降低水下机械臂在水中的运行阻力，从而使水下机械臂在水运行的更加顺畅，同时通rbf滑模控制器的设置，可以大幅缩短水下机械臂在水下控制响应时间，降低控制系统的最大稳态误差与平均稳态误差，并能够抑制控制系统的抖振效应，实现对水下机械良好的控制效果。
附图说明
13.图1为本发明系统示意图；图2为本发明流程框架图。
14.图中：1、机械臂轨迹单元模块；2、rbf滑模控制器；3、滑模函数单元；4、滑模控制模块；5、主控制器模块；6、水下机械臂。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种rbf滑模控制的水下机械臂控制系统，包括机械臂轨迹单元模块1、rbf滑模控制器2、滑模函数单元3、滑模控制模块4、主控制器模块5、水下机械臂6,rbf滑模控制器2的输出端通过信号线与主控制器模块5之间电性控制连接，主控制器模块5的输出控制端通过信号连接线与水下机械臂6各个关节驱动臂电性控制连接，rbf滑模控制器2为将滑模控制结合神经网络逼近非线性系统的控制中，采用神经网络实现模型未知部分的自适应逼近功能实现，能够使水下机械臂6在水中无视角的运行的运行工作，机械臂轨迹单元模块1对水下机械臂6控制并且建立机械臂各个关节在水下的运动轨迹模型，同时建立侧运动轨迹模型发送给主控制器模块5对水下机械臂6进行控制。
17.机械臂轨迹单元模块1的输出端与滑模函数单元3之间信号控制连接，滑模函数单元3为通过机械臂轨迹单元模块1得出的机械壁运动轨迹模型计算出水下机械臂6在水下的运动轨迹轨迹数据，且滑模函数单元3对其自身得出的运动轨迹数据实行计算分析得出水下机械臂6各个关节的运动轨迹。
18.滑模函数单元3的输出端通过信号线控制连接有滑模控制模块4，滑模控制模块4的输出端与水下机械臂6的各个关节驱动控制端电芯控制连接，滑模控制模块4通过滑模函数单元3得出的水下运动轨迹模型数据逐个控制，使滑模控制模块4控制水下机械臂6在水中各个运动关节角度的控制。
19.机械臂轨迹单元模块1的输出端与rbf滑模控制器2的输入端电性控制连接，主控制器模块5的输入端与机械臂轨迹单元模块1之间电性控制连接，水下机械臂6的输入控制端与机械臂轨迹单元模块1之间电芯控制连接。
20.rbf滑模控制的水下机械臂控制使用方法，具体包括以下步骤：s1、通过机械臂轨迹单元模块1分析建立水下机械臂6在水中的运动轨迹学模型；s2、然后s1中得出建立的运动轨迹学模型通过滑模函数单元3进行各个关节的分析，最后得出水下机械臂6在水中的受力数据；s3、随后通过滑模函数单元3对水下机械臂6的各个运动关节结构进行力学分析，得到不同角度下水下机械臂6末端的运动轨迹动作；s4、将s3步骤中得出的水下机械臂6的末端变形量数据通过机械rbf控制器自身的神经网络分析出末端变形量数据进行曲线拟合，最后得出水下机械臂6的关节角度的运行指令；s5、通过将s4步骤只能够得出的水下机械臂6的运行指令通过滑模控制模块4进行修正运行，随后通过rbf滑模控制器2对主控制器模块5发出控制信号；s6、滑模控制模块4通过滑模函数单元3得出的水下运动轨迹模型数据逐个控制，使滑模控制模块4控制水下机械臂6在水中各个运动关节角度的控制；s7、最后根据s6步骤中的控制信号rbf滑模控制器2为将滑模控制结合神经网络逼
近非线性系统的控制中，并且采用神经网络实现模型未知部分的自适应逼近功能实现，能够使水下机械臂6在水中无视角的运行的运行工作，进而使水下机械臂6完成运动轨迹。
21.综上所述，与现有技术相比，本发明通过rbf滑模控制器2和滑模函数单元3能够对多关节的水下机械臂6动力学模型中的不确定参数进行分块逼近，同时够对水下机械臂6在水中的阻力进行数据分析解决给出水下适合的运动轨迹，并且可以提高对实际模型的逼近速度降低水下机械臂6在水中的运行阻力，从而使水下机械臂6在水运行的更加顺畅，同时通rbf滑模控制器2的设置，可以大幅缩短水下机械臂6在水下控制响应时间，降低控制系统的最大稳态误差与平均稳态误差，并能够抑制控制系统的抖振效应，实现对水下机械良好的控制效果。
22.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。