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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 930 毫秒
1.
庞哲楠  张国良  羊帆  贾枭  林志林 《计算机应用》2016,36(10):2799-2805
针对力矩受限和存在参数不确定情况下,自由漂浮柔性空间机器人(FFFSR)关节轨迹跟踪控制与柔性振动抑制的问题,利用奇异摄动法将系统分解为关节轨迹跟踪的慢变子系统和描述柔性振动的快变子系统,进而提出含慢、快变控制项的组合控制器。对于慢变子系统,设计一种无需模型的模糊径向基函数(RBF)神经网络(FRBFNN)自适应跟踪控制方案,利用神经网络观测器估计关节角速度信息,并对系统的未知非线性函数进行逼近;对于快变子系统,采用扩张状态观测器(ESO)对不易测量的柔性模态坐标导数和不确定扰动进行估计,并结合线性二次调节器(LQR)方法抑制柔性振动。数值仿真结果表明,当控制力矩限制在±20 N·m和±10 N·m范围内时,该组合控制器能够在2.5 s实现稳定的关节轨迹跟踪,并将柔性振动幅值限制在±1×10-3 m内。  相似文献   

2.
柔性连杆机器人的多速率神经网络混合控制器设计   总被引:2,自引:0,他引:2  
孙富春  孙增圻 《控制与决策》1997,12(A00):425-429
提出了一种用于动力学部分已知柔性连杆机器人的多速率神经网络自适应混合控制器,基于奇异摄动方法和两时标分解,柔性连杆机器人的模型分解成两个子系统;慢子系统和快子系统。这样可以根据每个分立的子系统设计系统的慢和快控规律,然后组合成一个混合控制。系统的慢控制由基于神经网络的自适应控制器实现,用于控制等效的刚性连杆机器人,而快控制用于在慢子系统建立的平衡轨迹附近稳定快子系统。  相似文献   

3.
陈泓宇  董秀成  杨勇  刘久台 《计算机应用研究》2021,38(12):3697-3702,3708
针对带有输出约束和模型不确定的柔性关节机械臂系统,运用奇异摄动法将系统解耦成慢子与快子系统且分别进行控制器设计,从而实现与刚性控制方法的联系且能减少计算量.针对快子系统,采用速度差值反馈来抑制关节柔性引起的系统弹性振动.针对慢子系统提出了一种全局收敛的分段控制策略,将收敛域拓展到全局,克服了基于tan-障碍Lyapuov函数(BLF)反演控制需要系统初始误差在收敛域内的缺陷,且应用径向基(RBF)神经网络消除未知干扰和模型不确定性引起的误差,至此保证了系统的轨迹跟踪和输出约束要求.仿真对比表明,所提方法能使柔性关节机械臂在任意初始位置均能保持良好的跟踪性能,体现了控制器的有效性和优越性.  相似文献   

4.
近年来,无人飞行器控制繁荣发展对控制精度与品质要求日益增高.为了应对这一挑战,本文基于奇异摄动的思想设计了四旋翼无人机非线性轨迹跟踪控制器.首先,基于牛顿欧拉定律建立了四旋翼无人飞行器非线性奇异摄动形式的数学模型.然后,引入奇异摄动理论,通过时间尺度分解的方法将系统解耦成内环快子系统和外环慢子系统.再者,根据非线性动态逆的思想分别建立快、慢伪线性子系统,并基于此分别设计外环轨迹跟踪、内环稳定子控制器,综合子控制器生成应用于原系统的全阶控制器以兼顾跟踪精度和鲁棒特性.针对内环快系统,采用线性二次调节控制器以实现稳定快速地控制飞行器旋转动态;针对外环慢系统,运用经典的比例–微分–积分控制器以跟踪所给定的轨迹.最后给出了仿真实例说明本文结论的有效性.  相似文献   

5.
柔性关节机操手的神经网络控制   总被引:7,自引:1,他引:7  
本文在关节柔性较弱的情况下,对柔性关节机器人操作手的轨迹跟踪问题,提出了一种基于奇异摄动理论的机器人神经网络控制设计方法,在一般框架下证明了系统跟踪误差最终一致有界,并且可以通过选取增益矩阵使该误差界任意地小. 该方法克服了对模型参数线性化条件的要求,无需求解回归矩阵,因而具有很强的鲁棒性和模型推广能力. 数值试验表明,所提出的控制方法是可行且有效的.  相似文献   

6.
小型四旋翼无人机双闭环轨迹跟踪与控制   总被引:1,自引:0,他引:1  
近年来, 无人飞行器控制繁荣发展对控制精度与品质要求日益增高. 为了应对这一挑战, 本文基于奇异摄 动的思想设计了四旋翼无人机非线性轨迹跟踪控制器. 首先, 基于牛顿欧拉定律建立了四旋翼无人飞行器非线性 奇异摄动形式的数学模型. 然后, 引入奇异摄动理论, 通过时间尺度分解的方法将系统解耦成内环快子系统和外环 慢子系统. 再者, 根据非线性动态逆的思想分别建立快、慢伪线性子系统, 并基于此分别设计外环轨迹跟踪、内环稳 定子控制器, 综合子控制器生成应用于原系统的全阶控制器以兼顾跟踪精度和鲁棒特性. 针对内环快系统, 采用线 性二次调节控制器以实现稳定快速地控制飞行器旋转动态; 针对外环慢系统, 运用经典的比例–微分–积分控制器 以跟踪所给定的轨迹. 最后给出了仿真实例说明本文结论的有效性.  相似文献   

7.
为了优化柔性关节机械臂的控制性能,提出一种新型奇异摄动控制方法。该方法引入奇异摄动,把柔性关节机械臂的动力模型转换为快变与慢变双模型。在慢变模型中,利用输出反馈与扰动因子范数,设计扰动增益,根据增益变化调节控制律,改善系统抗噪能力。在快变模型中,引入状态变量与饱和函数,改进控制率,从而改善控制算法的收敛性。仿真实验结果表明,本文提出的新型奇异摄动方法启动速度更快,显著提高柔性关节机械臂的控制精度与调节速度,具有更好的鲁棒性。  相似文献   

8.
基于分布参数系统理论,建立机械臂协调操作柔性负载系统的动力学模型.利用奇异摄动方法,对动力学模型进行双时标分解,得到一个表征系统大范围刚性运动的集中参数慢变子系统和表征系统弹性振动的分布参数快变子系统.分别设计了自适应模糊滑模慢变控制器和振动反馈快变控制器,并通过分析快变子系统主算子及其生成C_O半群的特性,证明了分布参数闭环子系统的渐近稳定性.最后,通过仿真实验验证了所提出方法的有效性.  相似文献   

9.
本文研究柔性机械臂的轨迹跟踪和振动抑制问题. 首先, 利用Lagrange法和假设模态法建立柔性机械臂的动态模型, 进而利用奇异摄动理论得到柔性机械臂的双时间尺度模型. 然后, 基于慢时间尺度模型利用滑模控制理论设计轨迹跟踪控制器; 借助于快时间尺度模型利用自适应动态规划设计参数不精确已知情况下的最优振动抑制控制器; 将二者相结合, 构造双时间尺度组合控制器, 利用奇异摄动理论证明闭环系统稳定. 最后, 在Matlab/Simulink环境下进行实验, 与现有方法相比, 本文设计的控制器对柔性振动具有更好的振动抑制效果, 跟踪精度更高.  相似文献   

10.
为了提高柔性关节机器人抓取末端振动控制精度,该文提出柔性关节机器人抓取末端振动自动化控制方法。对柔性关节机器人展开系统动力学分析,构建奇异摄动模型定义柔性关节机器人系统的运动方程。设计柔性关节机器人的优化控制器,构建控制误差代价函数。利用拉格朗日法获取函数最优解,实现柔性关节机器人抓取末端振动自动化控制。实验结果表明,该方法能够有效抑制柔性关节机器人末端振动信号,相位控制误差均在0.02°以内,抑振措施的上升时间低于7.66 s,末端控制精准度高、效率高、性能好。  相似文献   

11.
In this paper, both the closed-form dynamics and adaptive robust tracking control of a space robot with two-link flexible manipulators under unknown disturbances are developed. The dynamic model of the system is described with assumed modes approach and Lagrangian method. The flexible manipulators are represented as Euler–Bernoulli beams. Based on singular perturbation technique, the displacements/joint angles and flexible modes are modelled as slow and fast variables, respectively. A sliding mode control is designed for trajectories tracking of the slow subsystem under unknown but bounded disturbances, and an adaptive sliding mode control is derived for slow subsystem under unknown slowly time-varying disturbances. An optimal linear quadratic regulator method is proposed for the fast subsystem to damp out the vibrations of the flexible manipulators. Theoretical analysis validates the stability of the proposed composite controller. Numerical simulation results demonstrate the performance of the closed-loop flexible space robot system.  相似文献   

12.
The effect of robotic manipulator structural compliance on system stability and trajectory tracking performance and the compensation of this structural compliance has been the subject of a number of publications for the case of robotic manipulator noncontact task execution. The subject of this article is the examination of dynamics and stability issues of a robotic manipulator modeled with link structural flexibility during execution of a task that requires the robot tip to contact fixed rigid objects in the work environment. The dynamic behavior of a general n degree of freedom flexible link manipulator is investigated with a previously proposed nonlinear computed torque constrained motion control applied, computed based on the rigid link equations of motion. Through the use of techniques from the theory of singular perturbations, the analysis of the system stability is investigated by examining the stability of the “slow” and “fast” subsystem dynamics. The conditions under which the fast subsystem dynamics exhibit a stable response are examined. It is shown that if certain conditions are satisfied a control based on only the rigid link equations of motion will lead to asymptotic trajectory tracking of the desired generalized position and force trajectories during constrained motion. Experiments reported here have been carried out to investigate the performance of the nonlinear computed torque control law during constrained motion of the manipulator. While based only on the rigid link equations of motion, experimental results confirm that high-frequency structural link modes, exhibited in the response of the robot, are asymptotically stable and do not destabilize the slow subsystem dynamics, leading to asymptotic trajectory tracking of the overall system. © 1992 John Wiley & Sons, Inc.  相似文献   

13.
针对柔性关节机器人在非完全状态反馈条件下的轨迹跟踪控制问题,本文提出一种基于虚拟分解控制(virtual decomposition control,VDC)理论和扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filtering,EKF)观测的控制方法.首先,考虑模型参数的不确定性和外界扰动因素,分别设计刚性连杆子系统和柔性关节子系统的虚拟分解控制律.然后,为突破现有VDC方法依赖于全状态反馈测量的局限,设计一种基于EKF的间接状态观测器,实现了仅需电机侧位置和速度测量而不需连杆侧任何状态信息测量的闭环控制.此外,结合虚拟稳定和李雅普诺夫稳定理论给出了严格的系统稳定性证明.最后,实例对比仿真验证了所提出控制算法的有效性,且相比于基于传统拉格朗日整体动力学的典型算法,具有更优的轨迹跟踪性能.  相似文献   

14.
In this paper, we propose a new robust output feedback control approach for flexible-joint electrically driven (FJED) robots via the observer dynamic surface design technique. The proposed method only requires position measurements of the FJED robots. To estimate the link and actuator velocity information of the FJED robots with model uncertainties, we develop an adaptive observer using self-recurrent wavelet neural networks (SRWNNs). The SRWNNs are used to approximate model uncertainties in both robot (link) dynamics and actuator dynamics, and all their weights are trained online. Based on the designed observer, the link position tracking controller using the estimated states is induced from the dynamic surface design procedure. Therefore, the proposed controller can be designed more simply than the observer backstepping controller. From the Lyapunov stability analysis, it is shown that all signals in a closed-loop adaptive system are uniformly ultimately bounded. Finally, the simulation results on a three-link FJED robot are presented to validate the good position tracking performance and robustness of the proposed control system against payload uncertainties and external disturbances.  相似文献   

15.
This paper establishes a novel fractional-order model for n-links flexible-joint (FJ) robots and proposes an adaptive dynamic surface control (DSC) scheme to address the tracking control problem. The fractional-order FJ model is built by fractional-order viscoelastic dynamics model to have a more concise form. An adaptive DSC strategy is proposed to address the tracking control problem based on backstepping method. By selecting the appropriate orders for fractional filters, the controller could solve the “explosion of complexity” problem. The unknown nonlinearities of FJ robot systems are approximated by Radial basis function (RBF) neural networks (NNs). Based on the Lyapunov stability theory, the bounds of all signals in the closed-loop system are achieved. The simulation results confirm the effectiveness of the presented control scheme.  相似文献   

16.
针对机器人轨迹跟踪中驱动扭矩有界的问题.提出一种基于奇异摄动系统稳定性理论的推广算法.通过在控制律中引入含有误差增益的饱和函数,保证扭矩输入绝对值的上界在给定限制范围内.并可通过适当调节误差增益系数改善系统的轨迹跟踪性能.同时,算法中采用仅包含位置跟踪误差信息的线性滤波函数产生用来替代真实速度误差的伪速度误差信号.使得整个系统的闭环控制不需测量转速.根据提出的推广算法,设计了一种全新的输入有界控制律,验证了算法的有效性.仿真试验对比结果表明,该算法能够严格保证扭矩控制输入的有界性,并在相同参数条件下相比于其他算法,具有更优的轨迹跟踪效果.  相似文献   

17.
This paper presents an adaptive partial state feedback controller for rigid-link flexible-joint (RLFJ) robots. The controller compensates for parametric uncertainty throughout the entire mechanical system while only requiring measurement of link position and actuator position. To eliminate the need for measuring link velocity and actuator velocity a set of filters is utilized as a surrogate for the unmeasurable quantities. Based on this set of filters, an adaptive integrator backstepping procedure is used to develop a torque input controller which guarantees semiglobal asymptotic link position tracking while also ensuring that all signals remain bounded during closed-loop operation. Simulation results for a two-link RLFJ robot are utilized to validate the performance of the proposed controller.  相似文献   

18.

针对受外界动态约束的谐波传动式可重构模块机器人轨迹跟踪问题, 提出一种基于关节力矩反馈的分散积分滑模控制方法. 在无力/力矩传感器且存在耦合模型不确定性的条件下即能获得良好的控制品质. 基于谐波传动模型, 仅采用位置测量数据估计关节力矩, 并建立机器人子系统动力学模型. 基于可变增益超螺旋算法(VGSTA) 设 计分散积分滑模控制器, 补偿模型不确定性并削弱控制器抖振. 采用Lyapunov 理论对系统的渐近稳定性进行了证明. 值仿真结果验证了所设计的控制器的优越性.

  相似文献   

19.
具有柔性关节的轻型机械臂因其自重轻、响应迅速、操作灵活等优点,取得了广泛应用;针对具有柔性关节的机械臂系统的关节空间轨迹跟踪控制系统动力学参数不精确的问题,提出一种结合滑模变结构设计的自适应控制器算法;通过自适应控制的思想对系统动力学参数进行在线辨识,并采用Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性;仿真结果表明,该控制策略保证了机械臂系统对期望轨迹的快速跟踪,具有良好的跟踪精度,系统具有稳定性。  相似文献   

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