基于模糊补偿的机械手鲁棒自适应模糊控制研究

多关节机械手系统中普遍存在摩擦特性、随机干扰及负载变化等非线性因素的影响。针对传统的PID控制和模糊控制很难对该类系统实现快速高精度的跟踪控制等问题,本文在模糊信息已知并且所有状态变量均可测得的情况下,设计了一种基于模糊补偿的鲁棒自适应模糊控制律。同时,为了减少模糊逼近的计算量,提高运算效率,采用了对不同的扰动补偿项加以区分、分别逼近的方法。仿真实验结果表明,这种改进的带模糊补偿的鲁棒自适应模糊控制可以很好地抑制摩擦、扰动及负载变化等非线性因素的影响。     

Observer-Based Adaptive Robust Precision Motion Control of a Multi-Joint Hydraulic Manipulator

Hydraulic manipulators are usually applied in heavy-load and harsh operation tasks. However, when faced with a complex operation, the traditional proportional-integral-derivative (PID) control may not meet requirements for high control performance. Model-based full-state-feedback control is an effective alternative, but the states of a hydraulic manipulator are not always available and reliable in practical applications, particularly the joint angular velocity measurement. Considering that it is not suitable to obtain the velocity signal directly from differentiating of position measurement, the low-pass filtering is commonly used, but it will definitely restrict the closed-loop bandwidth of the whole system. To avoid this problem and realize better control performance, this paper proposes a novel observer-based adaptive robust controller (obARC) for a multi-joint hydraulic manipulator subjected to both parametric uncertainties and the lack of accurate velocity measurement. Specifically, a nonlinear adaptive observer is first designed to handle the lack of velocity measurement with the consideration of parametric uncertainties. Then, the adaptive robust control is developed to compensate for the dynamic uncertainties, and the close-loop system robust stability is theoretically proved under the observation and control errors. Finally, comparative experiments are carried out to show that the designed controller can achieve a performance improvement over the traditional methods, specifically yielding better control accuracy owing to the closed-loop bandwidth breakthrough, which is limited by low-pass filtering in full-state-feedback control.

     

机械臂自适应鲁棒轨迹跟踪控制

针对具有外界干扰和不确定性的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种自适应鲁棒补偿控制算法,将计算转矩法用于系统标称模型,鲁棒控制用于消除系统不确定性的影响,并通过自适应算法自动调节不确定项,保证系统存在建模误差和外部干扰时的稳定性和动态性能。给出了具体的控制算法设计和系统稳定性、收敛性证明,最后通过仿真实验,表明系统具有跟踪误差快速收敛性以及良好的鲁棒性。     

基于广义双曲正切模型的机器人模糊自适应控制

利用广义模糊双曲正切模型的全局逼近特点,设计一种直接模糊自适应控制器用于机器人轨迹跟踪控制．模糊控制器的输入变量经过平移变化后得到的广义输入变量能够覆盖整个输入空间,因此,模糊控制器能以任意精度逼近系统的最优控制;由于双曲正切模型的特殊结构,在保证跟踪精度的同时,避免了因模糊子集数目增加而带来的计算负担的增加,满足了机器人实时控制的需要．仿真结果表明,该控制算法具有较强的鲁棒性和较好的跟踪性．     

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...     

基于自适应模糊补偿的机械臂复合控制策略

针对刚性机械臂存在摩擦和扰动等不确定因素给轨迹跟踪控制带来的困难,本文基于李亚普诺夫稳定性理论,给出了一种机械臂的自适应控制方案．该方案针对机械臂的标称部分,采用计算力矩的方法设计相应的控制量,在此基础上,构造模糊系统逼近摩擦得到补偿控制量,并针对随机扰动的上界设计反馈控制率,以克服扰动带来的影响,保证系统的稳定性．仿真结果表明,该复合控制对于具有不确定性摩擦以及扰动的机械臂轨迹跟踪问题效果良好．     

一种基于T-S模糊模型的自适应预测函数控制

针对离散时间非线性系统,提出了一种基于T-S模糊模型的自适应预测函数控制算法。该算法利用加权递推最小二乘法在线辨识T-S模糊模型后件参数,以克服模型失配对系统性能的影响。根据辨识得到的模型参数直接递推计算模型的预测输出,而不需要求解Diophantine方程,进而直接递推求解预测控制律,而不需要求解矩阵逆。仿真结果表明,该算法具有良好的跟踪性能和较强的鲁棒性。     

模型参考模糊自适应控制*

本文提出了一种模糊自适应机构的设计方法，所设计的自适应机构为偏差的非线性函数。用模糊自适应机构替代常规自适应机构，构成一个模型参考模糊自适应系统。导出了该系统稳定的充要条件，提出了一量化因子的选择方法，设计方法简单，便于工程应用。仿真结果表明：ＭＲＦＡＳ系统自适应性能好，抗内外扰动的能力强。     

Optimal Robust Control for Rigid Serial Manipulators: A Fuzzy Approach

We first investigate the fundamental properties of rigid serial manipulators as related to the control design. Then, a new optimal robust control is proposed for serial‐link mechanical manipulators with fuzzy uncertainty. Fuzzy set theory is used to describe the uncertainty. The desirable system performance is deterministic (assuring the bottom line) and also fuzzy (enhancing the cost consideration). The proposed control is deterministic and is not the usual if‐then rules‐based control. The resulting controlled system is uniformly bounded and uniformly ultimately bounded proved via the Lyapunov minimax approach. A performance index (the combined cost, which includes average fuzzy system performance and control effort) is proposed based on the fuzzy information. The optimal design problem associated with the control can then be solved by minimizing the performance index. The resulting control design is systematic and is able to guarantee the deterministic performance as well as minimizing the cost. In the end, a cylindrical robot manipulator is chosen for demonstration.     

具有时滞的PH值中和过程模糊自适应控制

考察中和反应ＰＨ值实时演化过程的非线性特性，提出了一种能克服纯滞后特性的模糊自适应控制方案，仿真及应用表明，本方案可获得良好的控制效果。     

不确定系统的变结构鲁棒自适应控制及其在机械手控制中的应用

本文针对一类不确定非线性系统,通过状态微分同坯变换和反馈控制建立了系统的变结构鲁棒控制设计过程,并在此基础上提出了一种新型的变结构鲁棒自适应控制算法。该算法优点是:1)不需要确切知道系统不确定性,也不需要知道不确定性的界,而是利用自适应规律对系统不确定性范围进行在线估计;2)能够保证系统获得较为满意的动态性能;3)控制规律是连续性的,因而避免了一般变结构系统中的不连续控制所导致的颤振现象。为了说明本文所提算法的正确性,本文还以二连杆机械手为例讨论了其终端夹持不定载荷时的轨迹跟踪问题。     

利用模糊系统的直升机的自适应控制

针对直升机动力学为非线性,且存在不确定因素和状态变化,设计利用模糊系统的自适应控制器.设计的控制器是系统的输出跟踪参考模型输出的直接调整模糊控制器参数的自适应控制器.又利用Lyapunov函数保证了闭环控制系统的稳定性并推导最优的自适应规律.实验结果表明,有外部扰动的情况下所设计的自适应控制器比模糊控制器对直升机控制具有良好的动态响应和稳定性,是一种非常有效的控制方法.     

基于模型参考的鲁棒自适应控制

针对一类具有未知参数、未建模动态和外界干扰的不确定非线性系统,选择适当的参数对这些不确定性进行估值、补偿和模型参考,利用Backstepping方法,设计了一种新的鲁棒自适应控制器。该控制器能保证闭环系统的所有信号是全局有界的,跟踪误差收敛到一个小的残差集内。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。     

基于模糊树模型的间接自适应模糊控制

提出了一种基于模糊树模型的间接自适应模糊控制器的设计方法. 采用模糊树辨识方法离线辨识系统中的未知非线性函数, 得到初始的控制器, 然后在线调节模糊树模型中的线性参数, 改善控制器的性能, 实现对有界参考信号的跟踪控制. 通过对倒立摆系统进行数值仿真, 验证了所提方法的有效性和优越性.     

基于非回归矩阵的移动机械臂的自适应控制

针对非完整移动机械臂系统的输出跟踪问题,在系统的惯性参数及未建模动态未知的情况下,根据动力学方程的性质,为其设计了基于非回归矩阵的自适应控制律。将其用于一类非完整移动机械臂的输出跟踪控制,仿真结果验证了所提出控制方法的正确有效性。     

单连杆柔性臂负载自适应模糊滑模控制

针对单连杆柔性臂,提出了负载自适应模糊滑模控制与最优控制相结合的混合控制方法。首先,采用奇异摄动将系统分为慢变和快变两个子系统。然后,对慢变子系统采用负载自适应模糊滑模控制,快变子系统采用最优控制。最后,仿真结果表明,该方法不仅能实现柔性臂轨迹的快速、准确跟踪,有效地抑制弹性振动,并且对负载的变化具有强的鲁棒性。     

An Adaptive Control Using Fuzzy Basis Function Expansions for a Class of Nonlinear Systems

An adaptive control using fuzzy basis function expansions is proposed for a class of nonlinear systems in this paper. It is shown that two system uncertainty bounds are approximated in a compact set by using fuzzy basis function expansion networks in the Lyapunov sense, and the outputs of the fuzzy networks are then used as the parameters of the controller to adaptively compensate for the effects of system uncertainties. Using this scheme, not only strong robustness with respect to unknown system dynamics and nonlinearities can be obtained, but also the output tracking error between the plant output and the desired reference output can be guaranteed to asymptotically converge to zero. Simulation results are provided to demonstrate the effectiveness, simplicity and practicality of the proposed control scheme.     

潜艇推进器模型参考模糊自适应PID控制方法研究

本文主要介绍了模型参考模糊自适应PID控制在潜艇推进液压伺服系统中的应用。潜艇推进液压伺服系统因随外界环境的变化而变化,因此常规PID控制无法满足要求,本文采用模型参考模糊自适应PID控制对其进行控制,并对控制结果进行仿真分析,通过与传统PID控制进行比较从而得出该控制方法可以有效抑制负载干扰和参数扰动,具有很强的鲁棒性。     

基于模糊逻辑的高速网络自适应拥塞控制研究

基于模糊逻辑 ,利用自适应拥塞控制机制来预测高速网络 (如Internet中 )的拥塞问题 .把路由器的缓冲系统看作一个非线性离散动态系统 ,利用基于模糊逻辑的控制器来预测源端发送速率的确切值以防止拥塞的发生 .通过对参数向量的调节来估计无法预测的和具有统计波动性的网络通信量 ,并利用Lyapunov分析方法来验证闭环系统的稳定性 .最后 ,以一个仿真例子说明了所提出方法的有效性 .