基于反演设计的机器人自适应动态滑模控制

针对机器人跟踪控制问题,设计了一种新型的动态滑模控制器,采用反演（backstepping）方法设计一种新的切换函数,将不连续项转移到了控制的一阶导数中,得到了输入的平滑性的动态滑模控制律。该控制律能保证轨迹跟踪误差的快速收敛性和参数不确定的鲁棒性,仿真实例验证了该控制算法的有效性。     

考虑输入饱和的不确定机械臂系统固定时间阻抗控制

针对机械臂系统力/位混合控制问题,提出一种固定时间模糊自适应阻抗控制方法.首先,利用固定时间自适应模糊反步法处理机械臂系统的未建模动态;其次,构造固定时间命令滤波器实现对虚拟控制函数的有效逼近,并引入误差补偿机制消除滤波误差;同时,设计固定时间抗饱和器消除饱和对系统性能的影响,稳定性分析表明闭环系统所有信号都是固定时间有界的;最后,通过仿真实验验证了所提出的控制策略的有效性.     

非完整移动机械手鲁棒自适应模糊控制

考虑系统存在的参数、外界扰动和未建模动态等不确定性,研究非完整移动机械手的鲁棒自适应控制器设计方法.基于用旋量理论建立的非完整移动机械手的动力学模型,设计了移动平台子系统的运动控制器,然后应用非线性反步控制技术和模糊逻辑系统的通用逼近性,用参数化线性模糊逻辑系统逼近非完整移动机械手动力学模型中的不确定项,基于Lyapu...     

Saturated proportional derivative control of flexible-joint manipulators

In this paper, the control of flexible-joint robotic manipulators while avoiding actuator saturation is investigated. Several proportional derivative controllers are developed, all of which disallow actuator saturation by guaranteeing that the applied torque is less than a specified maximum value. In particular, a Gibbs parameterization of the joint angles is included in the control laws, which allows for an increased control torque as compared to an Euler angle parameterization. An equilibrium point of the closed-loop system is proven to be asymptotically stable using the Lyapunov stability analysis. Moreover, the proposed control laws do not require any knowledge of the manipulator?s mass, stiffness, or dissipation properties, and as such, are robust to modelling errors. The proposed controllers are tested on a single-link flexible-joint manipulator experimentally and on a two-link flexible-joint manipulator in simulation, and are compared to the performance of controllers found in the literature.     

基于模糊变结构的机械臂控制

现有的机械臂模糊变结构控制方法大都计算复杂或需要检测滑模面的微分信号.本文将机械臂模型分为确定部分和不确定部分进行研究,对确定部分采用一般反馈控制,对不确定部分采用变结构集中补偿控制,为了消除变结构控制器的抖震引入模糊控制方法,将滑模面作为模糊控制器的输入,补偿控制器权值作为输出.本方案不仅不需要检测滑模面微分信号,而且计算简单,易于实现.仿真结果表明,在存在模型误差和外部扰动的情况下,该方案既能达到快速跟踪,又能很好的消除控制器的抖震.     

改进非线性干扰观测器的机械臂自适应反演滑模控制

针对传统滑模和传统干扰观测器在机械臂关节位置跟踪中存在的控制输入抖振、需要测量加速度项、应用模型受限等问题,提出一种改进非线性干扰观测器的机械臂自适应反演滑模控制算法。首先,设计改进的非线性干扰观测器进行在线测试,在滑模控制律中加入干扰估计值对可观测的干扰进行补偿;然后选择合适的设计参数,使观测误差指数型收敛;其次,引入反演自适应控制律,对不可观测的干扰进行估计,进一步改善控制系统的跟踪性能;最后,利用李雅普诺夫函数验证了闭环系统的渐近稳定性,并将其应用于机械臂关节位置跟踪。实验结果表明,与传统滑模算法比较,所提控制算法不但加快了系统的响应速度,而且能有效地削弱系统抖振、避免测量加速度项并扩大应用模型使用范围。     

伺服控制系统在钻杆接头装框工序的应用

本文提出将伺服控系统运用到钻杆接头搬送过程中的方案。该方案现场实施后,降低了操作人员的劳动强度,能够明显的提高钻杆接头的生产效率。     

输入受限的非线性系统自适应模糊backstepping控制

针对一类输入受限的非线性系统,提出了一种自适应模糊backsteppig控制器的设计方法.在控制器的设计过程当中,采用模糊系统对不确定非线性函数在线逼近;利用双曲正切函数和Nussbaum函数对系统输入饱和函数进行处理;将动态面法与backstepping法相结合解决\"计算膨胀\"的问题.通过Lyapunov理论分析证明了所设计的控制器能够使闭环系统所有信号半全局一致有界(SGUUB).最后应用于高超声速飞行器的攻角跟踪控制中,仿真结果表明该方法的有效性.     

考虑柔性关节的机械臂自适应运动控制策略研究

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。     

A robust adaptive sliding-mode control for rigid robotic manipulators with arbitrary bounded input disturbances

In this paper, a robust adaptive sliding-mode control scheme for rigid robotic manipulators with arbitrary bounded input disturbances is proposed. It is shown that the prior knowledge on the upper bound of the norm of the input disturbance vector is not required in the sliding-mode controller design. An adaptive mechanism is introduced to estimate the upper bound of the norm of the input disturbance vector. The estimate is then used as a controller gain parameter to guarantee that the output tracking error asymptotically converges to zero and strong robustness with respect to bounded input disturbances can be obtained. A simulation example is given in support of the proposed control scheme.     

基于不确定逼近的机械手自适应鲁棒预测控制

针对具有参数不确定性和未知外部干扰的机械手轨迹跟踪问题提出了一种多输入多输出自适应鲁棒预测控制方法. 首先根据机械手模型设计非线性鲁棒预测控制律, 并在控制律中引入监督控制项; 然后利用函数逼近的方法逼近控制律中因模型不确定性以及外部干扰引起的未知项. 理论证明了所设计的控制律能够使机械手无静差跟踪期望的关节角轨迹. 仿真验证了本文设计方法的有效性.     

不确定机械臂系统的自适应命令滤波反步渐近跟踪控制

研究具有未知参数和外部干扰机械臂的自适应渐近跟踪控制问题,提出一种自适应命令滤波反步策略,利用命令滤波器避免传统反步中对虚拟控制函数的微分计算,并建立误差补偿机制补偿滤波误差.与现有的针对机械臂的命令滤波反步跟踪控制相比,跟踪误差可以渐近收敛到零,并且只需要设计一个自适应参数.最后,通过仿真验证该方案的有效性.     

基于不确定逼近的机械手间接自适应鲁棒预测控制

为了使机械手系统在含有模型不确定项时具有良好的跟踪性能和较强的抗干扰能力,提出了一种间接自适应鲁棒预测控制。首先,针对机械手模型设计出非线性鲁棒预测控制器;然后,基于三次样条函数逼近控制律中因模型不确定性产生的未知项,并在控制律中引入一个D-控制项抑制外部干扰。理论证明了所设计的控制器能够使跟踪误差收敛到原点。仿真验证了所提方法的有效性。     

Robust adaptive fuzzy backstepping output feedback tracking control for nonlinear system with dynamic uncertainties

In this paper, an adaptive fuzzy output feedback control approach based on backstepping design is proposed for a class of SISO strict feedback nonlinear systems with unmeasured states, nonlinear uncertainties, unmodeled dynamics, and dynamical disturbances. Fuzzy logic systems are employed to approximate the nonlinear uncertainties, and an adaptive fuzzy state observer is designed for the states estimation. By combining backstepping technique with the fuzzy adaptive control approach, a stable adaptive fuzzy...     

未知仿射非线性系统的执行器容错控制设计

针对一类多输入单输出未知仿射非线性系统研究了在执行器发生故障情况下的容错控制问题,基于反步设计和自适应模糊逼近理论给出了控制方案使闭环系统能够同时容忍执行器的卡死和失效故障。在每一步设计中采用一个模糊逼近器来逼近未知函数,其中包括系统函数和由故障引起的未知动态。然后基于Lyapunov稳定性理论设计自适应律在线调节逼近器的参数,使其可以自动补偿故障对系统的影响。最终得到的控制器能够在执行器发生卡死和失效故障的情况下利用未卡死执行器的有效部分保证闭环系统是稳定的,并且输出能够以指定的精度跟踪给定参考信号。仿真算例证实了该方法的可行性和有效性。