基于MPC和DOB的直线伺服控制系统设计

数控机床用永磁直线同步电动机(PMLSM)在高速度高精度加工时存在的系统滞后、外部扰动、系统参数变化等不确定因素严重影响伺服系统的控制性能。为解决这一问题,提出将模型预测控制器(MPC)和扰动观测器(DOB)相结合的预测鲁棒控制系统。采用MPC作为前馈控制器,通过模型预测、滚动优化和反馈校正来提高系统的跟踪性能;采用DOB对外部负载等不确定性扰动进行观测和抑制,进而提高系统的鲁棒性,达到同时提高系统跟踪性能和鲁棒性的目的。仿真实验表明:所提出的控制方法是有效可行的,明显地提高系统的控制精度。     

微创介入手术导管机器人系统自适应模糊PID控制

针对人工介入手术中存在的插管精度低、射线环境伤害医生等问题,采用主从式导管机器人系统进行微创手术能够很好地解决人工介入手术中的弊端。通常主从导管机器人系统采用PID控制,但PID控制可能会产生较大的超调,导致系统跟踪性能下降,降低手术的安全性。因此,采用自适应模糊PID控制器在线调整PID控制的参数,提高主从控制系统的跟踪性能。首先建立了从手轴向运动和旋转运动的动态模型,然后设计了基于自适应模糊PID控制器的主从导管机器人系统,通过参数在线调整提高了从手对主手信号的跟踪性能。仿真结果表明,所提出的自适应模糊PID的控制方案是有效可行的,表明系统具有较强的跟踪性能和鲁棒性能,明显地减小了系统的跟踪误差。     

血管介入手术主从导管机器人滑模控制

在微创血管介入手术中,主从遥操作导管机器人系统的通信时延以及参数不确定性很容易导致其稳定性下降,操作性及透明性降低.针对这一问题,建立了主从导管机器人系统的动力学模型,主手端采用滑模阻抗控制,从手端采用终端滑模控制,该控制方式降低了时延对系统操作性能的影响.通过系统轴向运动的仿真结果表明,该系统能够较好地实现从手对主手的位移以及力的跟踪,系统具有较强的鲁棒性和良好的透明性.