(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 202210552346.7 (22)申请日 2022.05.20 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园 (72)发明人 王天杨　褚福磊　张飞斌　 (74)专利代理 机构 北京鸿元知识产权代理有限 公司 11327 专利代理师 王迎　袁文婷 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 柔性机械臂的控制方法和系统 (57)摘要 本发明提供一种柔性机械臂的控制方法及 系统， 其中的方法包括： 构建控制目标柔性机械 臂的控制系统， 并搭建面向目标柔性机械臂的基 本控制规律； 基于基本控制规律， 确定并调节控 制系统的系统输入数据和系统输出数据； 对调节 后的系统输入数据和系统输出数据进行数据处 理， 获取与目标柔性机械臂相对应的控制量； 基 于控制量对目标柔性机械臂进行控制。 利用上述 发明能够提高系统控制精度， 对迟滞较大的控制 参数所在的控制系统有着更 快的响应 速度。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115383738 A 2022.11.25 CN 115383738 A 1.一种柔 性机械臂的控制方法， 其特 征在于， 包括： 构建控制目标柔性机械臂的控制系统， 并搭建面向所述目标柔性机械臂的基本控制规 律； 基于所述基本控制规 律， 确定并调节所述控制系统的系统输入数据和系统输出 数据； 对调节后的系统输入数据和系统输出数据进行数据处理， 获取与所述目标柔性机械臂 相对应的控制量； 基于所述控制量对所述目标柔 性机械臂进行控制。 2.如权利要求1所述的柔性机械臂的控制方法， 其特征在于， 所述控制系统包括控制内 环和控制 外环， 所述构建控制目标柔性机械臂的控制系统， 并搭建面向所述 目标柔性机械 臂的基本控制规 律的过程， 包括： 基于二自由度的定值前馈速度控制器构建所述控制内环， 以及使用比例环节位置控制 回路构建所述控制外环； 基于所述控制内环和所述控制外环搭建所述基本控制规 律。 3.如权利要求2所述的柔 性机械臂的控制方法， 其特 征在于， 所述基本控制规 律的表达式为： ωmri＝Kppi( θmri‑θmi) 其中， ui为控制系统中的控制量； Kfvi为速度控制器中的前馈增益； Kivi为速度控制器中 的积分增益； Kpvi为速度控制器中的比例增益； Kppi为位置控制中的比例增益； θmri为电机参 考角位移； θmi为电机输出角位移； 为电机输出角速度； ωmri为电机参 考角速度， t为时间。 4.如权利要求1所述的柔性机械臂 的控制方法， 其特征在于， 基于所述基本控制规律， 确定并调节所述控制系统的系统输入数据和系统输出 数据的过程， 包括： 获取所述控制系统的系统偏差和偏差变化 率； 将所述系统偏差和所述偏差变化 率作为所述系统输入数据的两个分量； 通过调节所述两个分量 来对所述系统输出 数据进行调节。 5.如权利要求1所述的柔性机械臂的控制方法， 其特征在于， 对调节后的系统输入数据 和系统输出 数据进行 数据处理， 获取与所述目标柔 性机械臂相对应的控制量的过程， 包括： 构建所述系统输入数据和所述系统输出数据的语言阈值及隶属函数； 以及， 构建模糊 规则数据库； 基于所述模糊规则数据库、 所述语言阈值和所述隶属函数， 对所述控制量进行模糊推 力， 获取模糊推理结果 集合； 基于所述模糊推理结果 集合确定所述控制量。 6.如权利要求5所述的柔性机械臂的控制方法， 其特征在于， 所述构建所述系统输入数 据和所述系统输出 数据的语言阈值及隶属函数， 包括： 定义所述系统输入数据和所述系统输出数据的变量范围及论域， 且所述论域中每个点 均有至少一个隶属函数区； 基于所述变量范围及所述 论域确定所述语言阈值； 基于模糊信息处 理方式， 确定所述输入变量的隶属函数及所述隶属函数的类型。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115383738 A 27.如权利要求5所述的柔性机械臂的控制方法， 其特征在于， 所述构建模糊规则数据 库， 包括： 根据所述系统输入数据的特点， 结合历史操作经验数据以及被控对象操作原理， 利用 模糊变量的处 理方式构建所述模糊规则数据库。 8.如权利要求5所述的柔性机械臂的控制方法， 其特征在于， 基于所述模糊推理结果集 合确定所述控制量， 包括： 基于所述模糊规则数据库， 利用最大隶属度法对所述控制量进行模糊推力， 并获取所 述模糊推理结果 集合； 对所述模糊推理结果 集合中隶属度最大的元 素进行平均值 求解， 以确定所述控制量。 9.如权利要求5所述的柔 性机械臂的控制方法， 其特 征在于， 各所述隶属函数之间设置 重叠率为0.2‑0.6的部分重 叠。 10.一种柔 性机械臂的控制系统， 其特 征在于， 包括： 控制参数构建单元， 用于构建控制目标柔性机械臂 的控制系统， 并搭建面向所述目标 柔性机械臂的基本控制规 律； 输入输出数据确定单元， 用于基于所述基本控制规律， 确定并调节所述控制系统的系 统输入数据和系统输出 数据； 控制量获取单元， 用于对调节后的系统输入数据和系统输出数据进行数据处理， 获取 与所述目标柔 性机械臂相对应的控制量； 控制单元， 用于基于所述控制量对所述目标柔 性机械臂进行控制。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115383738 A 3