预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法

1.本发明涉及人在环多机械臂系统的协同控制技术领域，更具体地说，预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法。


背景技术：

2.近年来，机械臂技术随着科学技术水平的发展在工业生产、医疗卫生、航空航天等领域得到了深入的发展和应用，多机械臂自主协同成为研究的热门。机械臂的群同步控制作为机械臂协同控制的分支，能使多机械臂系统协作完成多种不同的动作。多机械臂系统群同步控制的关键是通过机械臂系统之间的信息交互，实现对多个控制指令的跟踪，具体来说，同一个群内的机械臂动作姿态相同，而不同群内的机械臂动作姿态不同。
3.现有的多机械臂控制系统往往由自治机械臂组成，这类机械臂在遇到突发情况时往往不能正确处理从而可能导致严重事故。人在环多机械臂系统包含有人机械臂和自治机械臂，有人机械臂能在突发状况下正确处置进而引导自主机械臂完成控制任务，能有效减少事故的发生。另一方面，随着通讯技术的发展和应用需求的不断提高，在一些时间和精度要求严格的场合，如医疗、航空领域，仅仅实现人在环群同步不能满足实际需求。此时，用户对于机械臂系统的收敛时间和稳态精度有严格的要求。因此，控制人在环多机械臂系统在预置时间内实现群同步误差收敛到预置精度是需要解决的关键问题。
4.然而，现有的预置时间控制方法大都通过引入无限增益函数来达到。具体来说，这些控制方法的控制增益在预置时间节点上趋于无穷大，这在工程上并不容易实现。此外，无穷大的增益要求系统的稳态误差在预置时间节点附近趋于0，意味着系统不允许有扰动、攻击、故障等存在，即系统运行在理想的环境中。然而，理想的运行环境在实际中并不存在。此外，现有同时考虑预置时间和预置精度因素的控制方法需要系统初始条件的先验知识，极大地限制了控制策略的应用范围。
5.多机械臂系统的协同需要多机械臂系统之间利用网络媒介进行信息交互。开放的网络不可避免地会受到网络带宽和网络攻击的影响。网络带宽的限制要求系统尽可能地减少冗余数据的传输。此外，执行器攻击作为一种通过网络而直接篡改控制命令的攻击，会直接影响机械臂的稳定运行甚至导致严重的事故。因此，为了确保人在环多机械臂系统的快速性、高精度以及安全性，提出更可靠、更有效的容侵群同步安全控制方案来解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明针对目前预置时间控制方法的不足，提供一种预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法，能实现随机执行器攻击下系统的群同步误差在预置时间内收敛到预置精度，进而保障了系统的鲁棒性和高性能。
7.预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法，包括如下步骤：
8.s101：建立自主机械臂的运动学模型和有人机械臂的领导者模型；
9.s102：利用拓扑图论建立人在环多机械臂系统的交互模型并在此基础上建立随机执行器攻击模型；
10.s103：根据多任务的分群需求和牵引节点算法确定人在环多机械臂系统的牵引节点；
11.s104：设计预置时间和精度的事件触发观测器用来估计有人机械臂的角度轨迹，计算群同步误差ωi(t)、边界距离γi(t)，并选取事件触发的阈值ψi、预置时间t和预置精度ε；
12.s105：设计基于事件触发观测器的预置时间和精度的容侵安全控制律，实现人在环多机械臂系统的群同步。
13.优选地，所述s101中自主机械臂采用单连杆机械臂，单连杆机械臂的运动学模型表示为：
[0014][0015]
其中和qi分别表示单连杆的角加速度、角速度和角度位置；i为自主机械臂的标号；n表示自主机械臂的个数；g、mi、di、ji和分别代表重力加速度、连杆质量、连杆的阻尼系数、机械惯量以及关节轴线到质心的距离；代表随机执行器攻击下单连杆系统的实际输入；
[0016]
进一步，令x
i,1
＝qi，则上述自主机械臂模型能够转化为如下形式：
[0017][0018][0019]
yi＝x
i,1
,
[0020]
其中yi为系统的输出；表示未知参数向量；表示已知的系统非线性函数。
[0021]
优选地，所述s101中有人机械臂模型建立为：
[0022][0023][0024][0025]
其中其中为系统的输出、表示未知参数向量和表示已知的系统非线性函数，均与自主机械臂系统的定义类似；为领导者的人为操作输入；li表示机械臂i所在群的序号；
[0026]
在有人机械臂模型中，仅系统的输出信息能被自主机械臂系统获得，其他的任何信息皆无法提供；此外，在实际应用中，人为操作输入使机械臂系统的角度位置不存在突变，意味着存在角速度的上下界和满足
[0027]
优选地，所述s102中利用拓扑图论描述自主机械臂系统之间的信息交互，不同自主机械臂利用无线网络进行信息交互，利用有向图描述人在环多机械臂系统的信息流，其中表示多机械臂系统的节点集；表示系统信息流的边集；为有向图的邻接矩阵；
[0028]
定义度矩阵和拉普拉斯矩阵分别为d＝diag{d1,...,dn},和l＝d-a。
[0029]
进一步地，定义牵引矩阵为b＝diag{b1,...,bn},bi∈{0,1}，其中bi＝1表示机械臂i能够从有人机械臂系统获得信息，bi＝0则表示机械臂i无法从有人机械臂系统获得信息；为了达到牵引分群的目的，不同群中领导者的信息至少被一个自主机械臂系统获得；
[0030]
将多机械臂系统的节点集分为s个不相交的子集合表示不同群中的机械臂系统节点，不同群的节点集分别表示为如果机械臂i能从其他群接受/发送信息，则此节点称为群li的入/出节点，表示为
[0031]
优选地，基于人在环多机械臂系统的交互模型，无线网络中可能发生的随机执行器攻击模型建立为：
[0032][0033][0034]
其中，ui表示设计的控制律，χ
i,j
(t)为随机执行器攻击对控制输入的改变量，δ
ij
为独立的伯努利变量定义为：
[0035][0036]
此外，δ
ij
满足
[0037]
在实际工程中，攻击能量有限且攻击者往往模拟实际系统的有界信号从而减少被发现的概率；因此，χ
i,j
(t)有界且满足
[0038]
优选地，所述s103中通过多机械臂系统的通讯拓扑以及实际的分群需求确定牵引节点；
[0039]
牵引节点选择方法包括如下步骤：
[0040]
s103-1、输入通讯拓扑图
[0041]
s103-2、根据多任务的分群需求，将多机械臂系统分为不相交的s个集合
满足
[0042]
s103-3、当i≤n时，依次判断是否di＝0、或若是满足其一则停止判断得到bi＝1，否则得到bi＝0；
[0043]
s103-4、判断结束后，将i＝i+1，再次进入s103-3进行循环，直至i≤n不成立时循环结束；
[0044]
s103-5、输出：对角矩阵b；
[0045]
通过牵引节点选择方法，牵引节点选择完毕，此时牵引节点的牵引系数bi＝1，其他情况，bi＝0。
[0046]
优选地，所述s104中设计基于误差转化方法的预置时间和精度的事件触发观测器来观测有人机械臂的输出信息，给非牵引节点提供本地参考；
[0047]
首先，选取如下形式的预置时间与精度的性能函数：
[0048][0049]
其中0＜t＜∞和0＜ε＜∞分别表示用户自定义的时间和精度；是整数满足2p＞n+1；
[0050]
基于上述预置时间和精度的性能函数，群同步误差ωi(t)、边界距离γi(t)以及误差转化的计算公式为：
[0051][0052][0053][0054]
其中c1为设计的常数；误差转化函数h(γi(t))的表达式为：
[0055][0056]
进一步，所设计的预置时间和精度的自适应观测器表示如下：
[0057][0058]
其中为观测器的输出；为设计的观测器输入，其具体的表达形
式如下：
[0059][0060][0061][0062][0063]
其中ξ
ij
是矩阵ξ＝(l+b)-1
的元素；是领导者角速度下界的估计；c2和c3是常数；
[0064]
设置不同机械臂系统之间通讯的事件触发机制及触发阈值：
[0065][0066]
其中为用户自定义的常数。
[0067]
优选地，所述s105中根据设计的预置时间和精度的事件触发观测器设计预置时间和精度的容侵安全控制律，具体设计方法如下。
[0068]
首先，定义如下计算变量：
[0069][0070]
[0071]
其中a
2i
和为设计的常数；κi(t)为边界距离；z
i,q
(t)为滤波误差；和α
i,q
(t)分别为命令滤波器的输出和输入；命令滤波器的表达式为：
[0072][0073]
其中ν
i,q
是正常数；α
i,q-1
(t)是控制器中设计的虚拟控制信号。
[0074]
进一步的，设计的虚拟控制律的计算表达式为：
[0075][0076]
其中基于此虚拟控制律，实际的控制输入设计为：
[0077][0078][0079][0080]
其中r
i,n
、ρ1和ρ2是常数。
[0081]
本发明所述的预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法，相比于现有技术，本发明的优点在于：
[0082]
1、本方法可以实现预置时间和精度下人在环多机械臂系统容侵群同步安全控制。本发明中人在环多机械臂系统达到容侵群同步的收敛时间和收敛精度不依赖于系统的初始值，用户能根据需求提前设定。本技术方案中的控制律中不存在无限增益，便于实施。其次，当系统的运行时间超出预置时间范围，控制策略依然有效。
[0083]
2、本方法中设计的预置时间和精度的事件触发观测器不需要有人机械臂系统的各阶导数信息，能仅在有人机械臂系统的角度输出信息提供给部分机械臂系统时为每个机械臂系统提供关于领导者的本地参考。此外，事件触发机制的设计有效地减少了自主机械臂之间冗余数据的传输。
[0084]
3、本方法估计并补偿执行器攻击，并将追踪误差稳定在预置精度之内，保障了多机械臂系统的鲁棒性，更符合航空、航天、医疗等高精尖技术的实际需求。
附图说明
[0085]
图1为本发明实施例的预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法的流程示意图；
[0086]
图2为本发明实施例的预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法的控制原理图。
具体实施方式
[0087]
下面将结合本发明实施例对本发明技术方案进行清楚、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。为进一步说明本发明的技术方案和设计方法，下面结合附图及实施流程图详细介绍。
[0088]
如图1所示，本发明实例提供的用于预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法，包括：
[0089]
s101，建立单连杆机械臂的运动学模型和有人机械臂的领导者模型；
[0090]
s102，利用拓扑图论建立人在环多机械臂系统的交互模型并在此基础上建立随机执行器攻击模型；
[0091]
s103，根据多任务的分群需求和牵引节点算法确定系统的牵引节点；
[0092]
s104，设计预置时间和精度的事件触发观测器用来估计有人机械臂的角度轨迹，计算群同步误差ωi(t)、边界距离γi(t)，并选取事件触发的阈值ψi、预置时间t和预置精度ε；
[0093]
s105，设计基于观测器的预置时间和精度的容侵安全控制律，实现人在环多机械臂系统的群同步。
[0094]
结合图1和图2，本发明具体包括以下步骤：
[0095]
s101，建立的单连杆机械臂的运动学模型表示为：
[0096][0097]
其中和qi分别表示单连杆的角加速度、角速度和角度位置；i为自主机械臂的标号；n表示自主机械臂的个数；g、mi、di、ji和分别代表重力加速度、连杆质量、连杆的阻尼系数、机械惯量以及关节轴线到质心的距离；代表随机执行器攻击下单连杆系统的实际输入。
[0098]
进一步，为了便于设计控制律，令x
i,1
＝qi，则上述自主机械臂模型可以转化为如下形式：
[0099][0100]
其中yi为系统的输出；表示不匹配的未知参数向量；表示已知的系统非线性函数。
[0101]
类似于自主无人机械臂，有人机械臂模型可以建立为：
[0102][0103]
其中其中和与自主机械臂系统的定义类似；为人为操作输入；li表示机械臂i所在群的序号。在有人机械臂模型中，仅系统的输出可以被自主机械臂系统获得，其他的任何信息皆无法提供。此外，在实际应用中，人为操作输入使机械臂系统的角度位置不存在突变，意味着存在角速度的上下界和满足
[0104]
s102，利用拓扑图论描述上述的单连杆系统之间的信息交互，不同单连杆机构通过无线网络进行信息交互，利用有向图描述多机械臂系统的信息流，其中表示多机械臂系统的节点集；表示系统信息流的边集；为有向图的邻接矩阵。为了方便表示，定义度矩阵和拉普拉斯矩阵分别为d＝diag{d1,...,dn},和l＝d-a。
[0105]
进一步地，定义牵引矩阵为b＝diag{b1,...,bn},bi∈{0,1}，其中bi＝1表示机械臂i可以从有人机械臂系统获得信息，bi＝0则表示机械臂i无法从有人机械臂系统获得信息。为了达到牵引分群的目的，不同群中有人领导者的信息至少被一个自主机械臂系统获得。
[0106]
将多机械臂系统的节点集分为s个不相交的子集合表示不同群中的机械臂系统，不同群的节点集分别表示为如果机械臂i能从其他群接受(发送)信息，则此节点称为群li的入/出节点，表示为
[0107]
进一步地，基于上述多机械臂系统的交互模型，无线网络中可能发生的随机执行器攻击模型建立为：
[0108][0109]
其中，ui表示设计的控制律，χ
i,j
(t)为随机执行器攻击对控制输入的改变量，δ
ij
为独立的伯努利变量定义为：
[0110][0111]
此外，δ
ij
满足在实际工程中，攻击能量有限且攻击者往往模拟系统的实际有界信号从而减少被发现的概率。因此，χ
i,j
(t)有界且满足
[0112]
s103，通过多机械臂系统的通讯拓扑以及实际的分群需求确定牵引节点。牵引节点选择方法如算法1所示。
[0113][0114]
通过算法1，牵引节点选择完毕，此时牵引节点的牵引系数bi＝1，其他情况，bi＝0。
[0115]
s104，设计基于误差转化方法的预置时间和精度的事件触发观测器来观测有人机械臂的输出信息，给非牵引节点提供本地参考。首先，选取如下形式的预置时间与精度的性能函数：
[0116][0117]
其中0＜t＜∞和0＜ε＜∞分别表示用户自定义的时间和精度；是整数满足2p＞n+1。
[0118]
基于上述预置时间与精度的性能函数，群同步误差ωi(t)、边界距离γi(t)以及误差转化的计算公式为：
[0119][0120][0121][0122]
其中c1为设计的常数；误差转化函数h(γi(t))的表达式为：
[0123][0124]
进一步，所设计的自适应的预置时间和精度的观测器表示如下：
[0125][0126]
其中为观测器的输出；为设计的观测器输入，其具体的表达形式如下：
[0127][0128][0129][0130][0131]
其中ξ
ij
是矩阵ξ＝(l+b)-1
的元素；是领导者角速度下界的估计；c2和c3是常数。
[0132]
设置不同机械臂系统之间通讯的事件触发机制及触发阈值:
[0133][0134]
其中为用户自定义的常数。
[0135]
s105，根据设计的预置时间和精度的事件触发观测器设计预置时间和精度的容侵安全控制律，具体设计方法如下。
[0136]
首先，定义如下变量
[0137]ei
(t)＝yi(t)-ξi(t),
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)
[0138][0139][0140][0141][0142][0143]
其中和a
2i
为设计的常数；κi(t)为边界距离；z
i,q
(t)为滤波误差；和α
i,q
(t)分别为命令滤波器的输出和输入。命令滤波器的表达式为：
[0144][0145]
其中ν
i,q
是正常数；α
i,q-1
(t)是控制器中设计的虚拟控制信号。
[0146]
进一步地，预置时间和精度的容侵人在环控制律设计分如下两步。
[0147]
1)：对求导并结合、、得到
[0148][0149]
其中
[0150][0151][0152]
进一步得到
[0153][0154]
利用杨氏不等式并令得到：
[0155][0156]
根据上式，虚拟控制律设计为：
[0157][0158]
考虑如下lyapunov函数：
[0159][0160]
其中为常数。取的无穷小算子，表达式为：
[0161][0162]
其中
[0163]
2)：根据中的定义结合得到z
i,2
的导数为：
[0164][0165]
进一步得到
[0166][0167]
其中考虑如下的lyapunov函数
[0168][0169]
其中，并且是的估计。
[0170]
设计控制律和自适应更新律为：
[0171][0172][0173]
[0174]
其中r
i,n
、ρ1和ρ2是常数。对求极小运算子并将-代入得到：
[0175][0176]
其中
[0177]
s106，对设计的预置时间和精度的人在环群同步控制律进行稳定性分析。在s105的1)中，根据反歩法的递归思想，x
i,1
是有界的。根据(29)可得α
i,1
是关于x
i,1
的有界函数，进一步可得是关于x
i,1
和α
i,1
有界函数。则滤波误差ι
i,2
有界。进一步，可以表示为：
[0178][0179]
其中和s2≥φ
i,2
。对的两边积分得到
[0180][0181]
此时多机械臂系统的所有信号都有界。根据误差转化的思想，跟踪误差收敛在预置时间和精度的性能函数范围之内。从而达到了控制目标。此时，多机械臂系统中每个机械臂的跟踪误差收敛到紧集
[0182]
本实施例中，通过稳定性分析表明所设计的预置时间和精度下人在环多机械臂系统容侵群同步安全控制策略的有效性，能够有效解决随机执行器攻击问题并确保人在环多机械臂系统的稳态误差在预置时间收敛到预置精度，保障了多机械臂系统的鲁棒性，更符合航空、航天、医疗等高精尖技术的实际需求。
[0183]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0184]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法，其特征在于：包括如下步骤：s101：建立自主机械臂的运动学模型和有人机械臂的领导者模型；s102：利用拓扑图论建立人在环多机械臂系统的交互模型并在此基础上建立随机执行器攻击模型；s103：根据多任务的分群需求和牵引节点算法确定人在环多机械臂系统的牵引节点；s104：设计预置时间和精度的事件触发观测器用来估计有人机械臂的角度轨迹，计算群同步误差ω
i
(t)、边界距离γ
i
(t)，并选取事件触发的阈值ψ
i
、预置时间t和预置精度ε；s105：设计基于事件触发观测器的预置时间和精度的容侵安全控制律，实现人在环多机械臂系统的群同步。2.根据权利要求1所述的预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法，其特征在于：所述s101中自主机械臂采用单连杆机械臂，单连杆机械臂的运动学模型表示为：其中和q
i
分别表示单连杆的角加速度、角速度和角度位置；i为自主机械臂的标号；n表示自主机械臂的个数；g、m
i
、d
i
、j
i
和分别代表重力加速度、连杆质量、连杆的阻尼系数、机械惯量以及关节轴线到质心的距离；u
ia
代表随机执行器攻击下单连杆系统的实际输入；进一步，令x
i,1
＝q
i
，则上述自主机械臂模型能够转化为如下形式：，则上述自主机械臂模型能够转化为如下形式：y
i
＝x
i,1
,其中y
i
为系统的输出；为系统的输出；表示未知参数向量；表示已知的系统非线性函数。3.根据权利要求2所述的预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法，其特征在于：所述s101中有人机械臂模型建立为：其特征在于：所述s101中有人机械臂模型建立为：其特征在于：所述s101中有人机械臂模型建立为：其中为系统的输出、表示未知参数向量和
表示已知的系统非线性函数，均与自主机械臂系统的定义类似；为领导者的人为操作输入；l
i
表示机械臂i所在群的序号；在有人机械臂模型中，仅系统的输出信息能被自主机械臂系统获得，其他的任何信息皆无法提供；此外，在实际应用中，人为操作输入使机械臂系统的角度位置不存在突变，意味着存在角速度的上下界和满足4.根据权利要求3所述的预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法，其特征在于：所述s102中利用拓扑图论描述自主机械臂系统之间的信息交互，不同自主机械臂利用无线网络进行信息交互，利用有向图描述人在环多机械臂系统的信息流，其中表示多机械臂系统的节点集；表示系统信息流的边集；为有向图的邻接矩阵；定义度矩阵和拉普拉斯矩阵分别为d＝diag{d1,...,d
n
},和l＝d-a；进一步地，定义牵引矩阵为b＝diag{b1,...,b
n
},b
i
∈{0,1}，其中b
i
＝1表示机械臂i能够从有人机械臂系统获得信息，b
i
＝0则表示机械臂i无法从有人机械臂系统获得信息；为了达到牵引分群的目的，不同群中领导者的信息至少被一个自主机械臂系统获得；将多机械臂系统的节点集分为s个不相交的子集合表示不同群中的机械臂系统节点，不同群的节点集分别表示为如果机械臂i能从其他群接受/发送信息，则此节点称为群l
i
的入/出节点，表示为5.根据权利要求4所述的预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法，其特征在于：基于人在环多机械臂系统的交互模型，无线网络中可能发生的随机执行器攻击模型建立为：击模型建立为：其中u
i
表示设计的控制律，χ
i,j
(t)为随机执行器攻击对控制输入的改变量，δ
ij
为独立的伯努利变量定义为：此外，δ
ij
满足在实际工程中，攻击能量有限且攻击者往往模拟实际系统的有界信号从而减少被发现的概率；因此，χ
i,j
(t)有界且满足
6.根据权利要求5所述的预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法，其特征在于：所述s103中通过多机械臂系统的通讯拓扑以及实际的分群需求确定牵引节点；牵引节点选择方法包括如下步骤：s103-1、输入通讯拓扑图s103-2、根据多任务的分群需求，将多机械臂系统分为不相交的s个集合满足s103-3、当i≤n时，依次判断是否d
i
＝0、或若是满足其一则停止判断得到b
i
＝1，否则得到b
i
＝0；s103-4、判断结束后，将i＝i+1，再次进入s103-3进行循环，直至i≤n不成立时循环结束；s103-5、输出：对角矩阵b；通过牵引节点选择方法，牵引节点选择完毕，此时牵引节点的牵引系数b
i
＝1，其他情况，b
i
＝0。7.根据权利要求6所述的预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法，其特征在于：所述s104中设计基于误差转化方法的预置时间和精度的事件触发观测器来观测有人机械臂的输出信息，给非牵引节点提供本地参考；首先，选取如下形式的预置时间与精度的性能函数：其中0＜t＜∞和0＜ε＜∞分别表示用户自定义的时间和精度；是整数满足2p＞n+1；基于上述预置时间和精度的性能函数，群同步误差ω
i
(t)、边界距离γ
i
(t)以及误差转化的计算公式为：化的计算公式为：化的计算公式为：其中c1为设计的常数；误差转化函数h(γ
i
(t))的表达式为：
进一步，所设计的预置时间和精度的自适应观测器表示如下：其中为观测器的输出；为设计的观测器输入，其具体的表达形式如下：下：下：下：其中ξ
ij
是矩阵ξ＝(l+b)-1
的元素；是领导者角速度下界的估计；c2和c3是常数；设置不同机械臂系统之间通讯的事件触发机制及触发阈值：其中为用户自定义的常数。8.根据权利要求7所述的预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法，其特征在于：所述s105中根据设计的预置时间和精度的事件触发观测器设计预置时间和精度的容侵安全控制律，具体设计方法如下：首先，定义如下计算变量：e
i
(t)＝y
i
(t)-ξ
i
(t),(t),
其中a
2i
和为设计的常数；κ
i
(t)为边界距离；z
i,q
(t)为滤波误差；和α
i,q
(t)分别为命令滤波器的输出和输入；命令滤波器的表达式为：其中ν
i,q
是正常数；α
i,q-1
(t)是控制器中设计的虚拟控制信号；进一步的，设计的虚拟控制律的计算表达式为：其中基于此虚拟控制律，实际的控制输入设计为：基于此虚拟控制律，实际的控制输入设计为：基于此虚拟控制律，实际的控制输入设计为：其中r
i,n
、ρ1和ρ2是常数。

技术总结
本发明公开了预置时间和精度下人在环多机械臂系统分群安全控制方法，属于人在环多机械臂系统的协同控制技术领域；方法包括：建立自主机械臂的运动学模型和有人机械臂的领导者模型；利用拓扑图论建立人在环多机械臂系统的交互模型并在此基础上建立随机执行器攻击模型；确定人在环多机械臂系统的牵引节点；设计预置时间和精度的事件触发观测器用来估计有人机械臂的角度轨迹；设计基于事件触发观测器的预置时间和精度的容侵安全控制律，实现人在环多机械臂系统的群同步；本发明能实现随机执行器攻击下系统的群同步误差在预置时间内收敛到预置精度，进而保障系统的鲁棒性和高性能。能。能。


技术研发人员：刘沛明 郭祥贵
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/7/20