具有不确定性的主从机械手自适应模糊控制

针对具有不确定性且存在执行器未知约束的遥操作机器人系统，研究自适应模糊轨迹跟踪控制方案。该方案无需精确建立机器人遥操作系统的动力学模型，也不需要测量机械臂末端的运动参数与末端受到的外力。通过自适应模糊系统逼近未知的机器人动力学模型，利用运动学参数线性化特性构建预估机器人雅可比矩阵，辅以参数更新律实现跟踪目标的近似表示。此外，通过采用Nussbaum函数处理执行器受到的输入约束实现输入约束补偿。针对遥操作机器人系统主从端受到的相互作用力，借助自适应模糊系统，在控制律中添加模糊项实现对相互作用力的逼近，从而实现更为稳定、精确的轨迹跟踪。通过李亚普诺夫稳定性理论证明了闭环动力学系统是有界的，且位置误差收敛于零，仿真试验进一步证明了理论方案的有效性。     

基于饱和函数的不确定机器人模糊自适应滑模控制

针对模型和参数不确定机器人系统轨迹跟踪问题,在模糊自适应控制的基础上提出了一种新的控制策略,该控制策略把饱和函数、模糊原理与滑模控制有机结合起来,设计了一种模糊自适应滑模控制器.该控制器利用模糊逻辑系统为机器人的动力学系统建模,设计自适应律调节未知参数,为保证控制力矩输出平滑有界,不存在一般滑模变结构中的抖振现象,采用双曲正切函数代替传统的符号函数.利用李亚普诺夫定理证明了闭环控制系统全局稳定,跟踪误差渐近收敛于零.仿真结果表明了所提出的控制算法的有效性.     

基于自适应事件触发的非完整机器人轨迹跟踪

针对一类非完整轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,提出一种分段自适应事件触发机制。以非完整轮式移动机器人的位姿误差运动学模型为基础,设计运动学控制器,利用Lyapunov稳定性定理证明控制系统一致稳定;基于此控制器提出了分段事件触发机制,在2个时间段内分别设计常值和自适应触发阈值参数,利用Lyapunov函数分析方法和Gronwall-Bellman不等式证明闭环控制系统一致最终有界,且相邻2次触发间隔存在正的下限。最后,通过MATLAB仿真验证了所提方法可根据系统状态误差范数自适应调整触发阈值参数,以较低的触发频率跟踪期望轨迹。     

基于PSD的工业机器人无标定伺服定位系统

鉴于无标定伺服自动定位在基于PSD与虚拟空间线约束的自标定技术中的重要性,针对自动定位进行研究,设计了单个PSD的无标定伺服自动定位系统,在PSD与机器人人位置未知的情况下,综合利用机器人运动学模型、机器人控制律、机器人动力学模型,推导出新系统下的机器人速度雅克比矩阵以及自适应算法。利用理论证明与软件仿真验证了无标定伺服自动定位系统和自适应算法的准确性。     

立方体机器人自适应滑模容错控制系统设计

立方体机器人具有多变量、欠驱动和非线性等复杂特点,针对其难以建立精确模型以及故障情况下系统稳定性的问题,设计并实现了一种基于自适应滑模容错策略的立方体机器人控制系统。首先,建立了所搭建的立方体机器人的动力学模型和故障模型;其次,利用滑模控制在滑动阶段对系统参数摄动的不变性和自适应律对系统广义误差的补偿,实现了系统的容错功能;同时,为了有效的抑制滑模控制中固有的抖振问题,提出了一种基于指数趋近律和幂次趋近律的组合趋近律;基于方法证明了所设计自适应滑模容错控制系统的大范围渐近稳定性。仿真和实测实验结果验证了所设计容错策略在立方体机器人的姿态控制中,具有较强的容错能力及较高的控制精度。     

六腿滚动式奔跑机器人的建模与跟踪控制

针对欠驱动非完整约束六腿滚动式奔跑机器人,进行动力学建模与跟踪控制器设计。根据机器人的结构特点,采用拉格朗日法在俯仰和横滚2个方向上分别建立动力学模型,把动力学模型转化为规范形;以驱动电机力矩作为控制输入,为提高轨迹跟踪控制精度,在俯仰方向上基于HJI理论设计滑模鲁棒控制器。在横滚方向上,为提高系统的鲁棒性,设计反步滑模控制器,并利用Lyapunov函数证明闭环系统的稳定性;通过MATLAB进行仿真实验。结果表明：所提方法具有可行性。     

轮式移动机器人的动力学建模及跟踪控制

针对轮式移动机器人存在非完整约束的特点,利用牛顿-欧拉方法建立了轮式移动机器人的动力学模型,将非完整约束直接融入到动力学方程中;同时,考虑了电机的动力学特性.针对动力学模型中存在参数不确定以及机器人在工作过程中存在外界干扰的特点,设计了以两轮驱动力矩为输入的滑模轨迹跟踪控制器,采用趋近律方法削弱了滑模控制器的抖振.仿真实验证明了模型的可行性和控制的有效性,较好地实现了机器人的全局轨迹跟踪.     

基于黎卡提微分方程的移动机器人运动误差控制研究

针对移动机器人追踪误差较大、输入扭矩较大的问题,设计了黎卡提微分控制器,并对控制效果进行仿真验证。创建了轮式移动协同机器人,推导机器人运动动力学方程式,引用黎卡提微分方程式,设计出状态依赖性的黎卡提微分控制器。在非完整约束下,推导出机器人状态相关系数参数化和控制结构,实现了黎卡提微分控制器下的移动机械臂运动的稳定性。采用MATLAB软件对移动机器人运动输出误差和输入转矩进行仿真,结果显示:该方法解决了机器人非完整约束系统的不稳定性问题,其输出最大误差下降了42.4%,输入转矩响应时间缩短了50%。采用黎卡提微分控制器,能够提高机器人追踪输出精度和运动稳定性。研究结果为深入研究机器人控制方法提供了理论依据。     

基于CCD传感器的球罐焊接机器人焊缝跟踪

主要研究以轮式移动机器人为本体的球罐焊接机器人的焊缝跟踪问题。轮式移动机器人本体难以实现实时、准确的运动轨迹控制 ,而球罐焊接工艺要求焊炬必须精确地沿焊缝以恒定的焊接速度焊接。为解决这一矛盾 ,本文首先设计了在一定运动约束条件下的轮式机器人本体与焊炬运动机构 ,建立了基于双CCD传感器的焊缝路径检测系统。在对轮式移动机器人在球罐表面移动时的运动学分析基础上 ,建立了机器人本体在一定误差范围内跟踪焊缝的控制模型 ,并设计了相应的控制策略。根据机器人与焊炬之间的运动约束关系 ,提出了焊炬位置实时精确的跟踪控制策略。现场工艺试验表明 ,所研制的球罐焊接机器人焊炬跟踪精度可达± 0 .5mm ,能够满足实际工程应用     

动态滑模控制在移动机器人输出控制中的应用

针对轮式移动机器人的输出控制问题，提出了一种利用动态滑模控制解决输出控制的方法。首先给出机器人的动力学简化模型，然后求出其输出控制的动态滑模控制器。在仿真试验中，根据机器人的运动路径，可由动态滑模控制器得出机器人相应的电机输出力矩，并控制其沿预定路径运动。     

基于全阶滑模控制的双轮移动机器人跟踪误差研究

针对双轮移动机器人运动轨迹跟踪误差较大的问题,设计了全阶滑模控制器,并对控制输出误差进行仿真验证.建立双轮机器人简图模型,推导出移动机器人动力学方程式.介绍了移动机器人线速度和角速度的控制过程,对传统PI控制器进行改进,设计了全阶滑模控制器.采用李雅普诺夫函数对控制器的稳定性进行了证明,从而得到机器人运动线速度和角速度...     

基于H∞滑模控制的移动机器人轨迹跟踪研究

针对移动机器人轨迹跟踪过程中存在的诸多不确定性,利用Backstepping的思想和Lyapunov方法设计了H∞滑模控制。通过自适应模糊控制来优化滑模控制器的开关增益,从而消除滑模控制中存在的抖振现象。最后分别进行了直线、圆周、正弦三种轨迹跟踪仿真J_1实验,验证了系统的全局渐进稳定性和抗干扰性。证明了该控制算法的有效性。     

电动负载模拟器的自适应终端滑模控制

为了更好地测试舵机性能,提高加载系统的鲁棒性和稳定性,实现电动负载模拟器对信号精确跟踪,同时抑制多余力矩,提出高阶非线性自适应终端滑模控制策略,避免了参数变化和扰动对系统的影响。将舵机看作一个扰动输入,确立负载模拟器系统为双输入单输出非线性系统,建立负载模拟器非线性数学模型,并基于此模型提出自适应终端滑模控制策略。利用Lyapunov函数证明闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性。并通过Simulink仿真验证了此控制策略的有效性。结果表明:与普通滑模控制相比,自适应终端滑模控制方法跟踪精度更高,对多余力矩也起到了很好的抑制效果。     

基于PMBLDC驱动并联机器人的模糊滑模控制研究

永磁无刷直流电机(PMBLDC)具有结构简单、运行可靠、运行特性好等优点.作为一种全新的机器人,并联机器人具有刚度大、承载能力强、误差小等特点.文章就是针对一种以PMBLDC驱动的少自由度并联机器人(3-DOF),采用了一种新型对角模糊滑模控制器.新的控制器能够根据系统运动状态的变化不断调整模糊控制部分的输入和输出空间的宽度.仿真结果表明该算法是可行的并且设计简单、系统的鲁棒性好.具有很好的快速性和抗干扰能力.而且该控制策略具有与自学习控制和自适应控制类似的优点.     

基于神经网络的电液位置伺服系统自适应滑模控制

针对电液位置伺服系统(阀控对称缸)模型复杂、参数时变、摩擦影响显著等特点,提出了基于RBF神经网络和基于Lu Gre模型的自适应滑模控制算法。该算法的优点是:(1)利用RBF神经网络逼近控制电流与系统输出压力的关系,将电液位置伺服系统的数学模型简化为二阶,减少了模型参数;(2)采用Lu Gre模型能够准确地描述摩擦过程中复杂的动、静态特性,通过该模型设计摩擦补偿,提高了控制精度;(3)设计自适应滑模控制器,增强了系统的鲁棒性。利用构建的李雅普诺夫函数,证明了闭环系统的稳定性。仿真实验表明:所提算法控制精度较高、响应速度较快、鲁棒性较强。     

基于改进模糊自适应补偿的柔性关节机器人PD控制

针对柔性关节机器人具有不确定性、轨迹跟踪精度低和抖动的问题,提出一种改进模糊自适应补偿的PD控制方法。该方法在原有模糊自适应控制和PD控制的基础上进行改进,采用改进模糊自适应控制对PD控制进行补偿,以提高存在不确定性条件下的关节轨迹跟踪精度并抑制抖动。通过Lyapunov理论证明了系统的稳定性。仿真结果表明：新型控制器具有良好的自适应能力,与传统PD控制和模糊自适应控制相比,新型控制策略显著提高了关节的轨迹跟踪精度并在一定程度上抑制了关节抖动。     

三维椭圆振动切削系统模糊自适应滑模控制

三维椭圆振动切削被认为是目前最具潜力的机械加工方式,但是加工过程中的控制问题还未被很好的解决,特别是加工过程中对于外界干扰的自适应问题,为了在三维椭圆振动切削过程中实现控制方法的鲁棒性,根据所研制的一种三维椭圆振动切削装置独特的结构方式,首先分析了各个运动之间的串扰情况,并根据装置柔性铰链的特征建立了三维椭圆振动切削装置的动力学模型。提出了三维椭圆振动切削模糊自适应滑模控制的滑模函数与滑模控制律,并通过李雅普诺夫稳定性条件证明了所设计的滑模控制器系统稳定性,采用正弦信号数字实现模糊自适应滑模控制,位置跟踪在3 s内误差控制在0.005范围内,速度跟踪在0.4 s内控制在±0.05之内,能够达到满意的精度,系统模糊自适应滑模控制的模糊逼近也能在0.2 s内收敛,证明了三维椭圆振动切削系统采用模糊自适应滑模控制可以实现较强的鲁棒性。