柔性机械手的鲁棒控制器设计

针对柔性机械手的动力学方程具有非最小相位的特点,运用重新定义的柔性机械手系统的输出,通过输入输出线性化,将系统分解为输入输出子系统和零动态子系统．考虑到柔性机械手系统存在的不确定性,设计终端滑模控制器,使输入输出子系统在有限时间内收敛到零．最优组合输出系数采用混沌遗传算法优化,以保证零动态子系统在平衡点附近渐近稳定,从而保证整个系统渐近稳定．仿真结果证明了设计方法的有效性．     

双臂柔性机械手的终端滑模控制

提出一种用于双臂柔性机械手系统的终端滑模控制方法,以解决其非最小相位控制问题．重新定义了柔性机械手系统的输出,通过输入输出线性化,将系统分解为输入输出子系统和内部子系统．设计逆动态终端滑模控制策略,使输入输出子系统在有限时间内收敛到零;选择适当的控制器参数,使零动态子系统在平衡点附近渐近稳定,从而保证整个系统的渐近稳定．仿真结果证明了该设计方法的有效性．     

参数不确定柔性机械手的终端滑模控制

针对参数不确定双臂柔性机械手系统, 提出一种基于遗传算法的终端滑模控制方法, 以实现其末端控制.基于输出重定义方法, 通过输入输出线性化, 将系统分解为输入输出子系统和内部子系统. 设计终端滑模控制策略,使输入输出子系统有限时间内收敛到零, 内部子系统变为零动态子系统; 采用遗传算法优化零动态子系统参数, 使其在平衡点附近渐近稳定. 根据Lyapunov稳定性理论算出末端输出位移的误差范围. 仿真结果证明该方法有效性.     

参数不确定柔性机械手的快速终端滑模控制

针对具有参数不确定性的柔性机械手,采用重新定义系统输出的方法,将系统分解为输入输出子系统和零动态子系统.对于输入输出子系统提出了一种递阶快速终端滑模控制策略,使得输入输出子系统在有限时间内收敛.将零动态子系统在平衡点近似线性化以选择控制器的设计参数,使零动态子系统在平衡点附近渐近稳定,从而保证了整个柔性机械手系统的渐近稳定,对系统中的不确定性具有较强的鲁棒性.仿真结果验证了所提方法的正确性.     

基于鲁棒滑模观测器的两关节柔性机械手控制

柔性机械手系统为非最小相位系统, 当控制有界时, 该特性阻碍其端点位移渐近跟踪期望轨迹. 本文首先重新定义柔性机械手系统的输出, 通过输入输出线性化, 将系统分解为输入输出子系统和零动态子系统; 然后提出一种用于观测柔性模态导数的鲁棒滑模观测器, 使状态估计达到预期的指标, 解决了柔性模态导数难以获得的问题; 设计积分滑模控制策略, 使输入输出子系统在有限时间收敛到零; 选择适当的控制器参数, 使零动态子系统在平衡点附近渐近稳定, 从而保证整个系统的渐近稳定. 本文提出的方法设计过程简单, 易于实现. 仿真结果证明了设计的有效性.     

基于神经滑模的柔性连杆机械手末端位置控制

：为了提高柔性机械手末端位置控制的鲁棒性和精度,提出了一种基于神经滑模的控制策略．首先采用输入/输出线性化方法将动力学模型部分线性化,使之分成输入/输出子系统与内动态子系统．输入/输出子系统采用神经滑模控制,内动态子系统采用状态反馈控制器镇定．随后,对控制系统内动态稳定性进行了分析,并在两自由度柔性连杆机械手控制的仿真试验中得到了满意的结果．试验结果表明,在存在模型不确定性时,该控制策略提高了控制系统的鲁棒性和控制精度．     

基于函数滑模控制器的机械手轨迹跟踪控制

提出一种基于函数滑模控制器(FSMC)的控制策略,用于不确定机械手的轨迹跟踪控制。首先,由动力学模型和滑模函数得到系统的不确定项;然后,利用RBF神经网络逼近系统不确定项,由于神经网络逼近存在误差,而且在初始阶段误差较大,设计函数滑模控制器和鲁棒补偿项对神经网络逼近误差进行补偿,以克服普通滑模控制器容易引起的抖振问题,同时提高系统的跟踪控制性能。基于李亚普诺夫理论证明了闭环系统的全局稳定性,仿真实验也验证了方法的有效性。     

基于函数滑模控制器的机械手轨迹跟踪控制

提出一种基于函数滑模控制器(FSMC)的控制策略,用于不确定机械手的轨迹跟踪控制。首先,由动力学模型和滑模函数得到系统的不确定项;然后,利用RBF神经网络逼近系统不确定项,由于神经网络逼近存在误差,而且在初始阶段误差较大,设计函数滑模控制器和鲁棒补偿项对神经网络逼近误差进行补偿,以克服普通滑模控制器容易引起的抖振问题,同时提高系统的跟踪控制性能。基于李亚普诺夫理论证明了闭环系统的全局稳定性,仿真实验也验证了方法的有效性。     

基于终端滑模的机械手鲁棒自适应控制

对于不确定的机械手系统,提出一种鲁棒自适应控制方法,用自适应控制来估计系统的未知参数,用终端滑模控制来减少不确定因素的影响,为了避免因干扰的存在使自适应的估计参数发生漂移,引入死区自适应控制．仿真表明,滑模控制不仅抑制了误差,而且消除了死区自适应算法的局限性,该算法在取得较好控制效果的同时,具有很强的鲁棒性．     

双连杆柔性机械手负载自适应模糊滑模控制

讨论了柔性机械手末端负载变化时的控制问题。应用奇异摄动将双连杆柔性机械手系统分解为慢变、快变两个子系统。提出一种慢变子系统采用自适应模糊滑模控制、快变子系统采用最优控制的混合控制方法。仿真结果表明,该方法不仅能实现柔性机械手轨迹的快速、准确跟踪,有效的抑制弹性振动,并且对负载的变化具有强的鲁棒性。     

Augmented Sliding Mode Control for Flexible Link Manipulators

A method of sliding mode control (SMC) is proposed for the control of flexible, nonlinear, and structural systems. The method departs from standard sliding mode control by dispensing with generalized accelerations during the control law design. Global, asymptotic stability of rigid body motion is maintained if knowledge on the bounds of the neglected terms exists. Furthermore, this method provides damping for the measured flexible body modes. This paper investigates an augmented SMC technique for slewing flexible manipulators. A conventional sliding surface uses a first order system including a combination of error and error rate terms. The augmented sliding surface includes an enhanced term that helps to reject flexible degrees-of-freedom. The algorithms are theoretically developed and experimentally tested on a slewing single flexible link robot. The test apparatus is instrumented with a strain gauge at the root and an accelerometer attached at the tip. A DC motor and encoder are used to servo the link from an initial position to a final position. A standard cubic polynomial is employed to generate the reference trajectories. The augmented SMC algorithm showed improved performance by reducing the flexible link tip oscillations.     

漂浮基柔性空间机械臂姿态与关节协调运动的Terminal滑模控制

讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,具有外部扰动的漂浮基柔性空间机械臂载体姿态与各关节协调运动的控制问题．基于假想模态法、系统动量守恒关系及拉格朗日方法,建立了漂浮基柔性空间机械臂系统的动力学方程,并将其转化为系统控制状态方程．以此为基础,根据Terminal滑模控制技术,给出了系统相关Terminal滑模面的数学表达式,在此基础上提出了具有外部扰动情况下漂浮基柔性空间机械臂载体姿态与各关节协调运动的Terminal滑模控制方案．提出的控制方案不但确保了闭环系统滑模阶段的存在性,同时通过Terminal滑模函数的适当选取,还保证了输出误差在有限时间内的收敛性．此外,由于确保了无论何种情况下系统初始状态均在Terminal滑模面上,从而消除了其它滑模控制方法常有的到达阶段,使得闭环系统具有全局鲁棒和稳定性．一个平面两杆漂浮基柔性空间机械臂的系统数值仿真,证实了方法的有效性．     

机械臂自适应反演超螺旋全局终端滑模控制

针对机械臂系统存在的系统参数摄动、非线性摩擦及外部干扰等不确定问题,提出一种自适应反演超螺旋全局终端滑模轨迹跟踪控制方法。该方法基于反演法、Lyapunov理论和全局快速终端滑模理论设计控制器,保证系统稳定性及全局收敛性,增强系统的鲁棒性。为解决系统集总扰动上界未知的问题,采用自适应技术设计切换控制律,抵消不确定性的影响,同时引入超螺旋算法抑制滑模控制固有的抖振现象。最后,通过理论分析和仿真算例验证了该控制器的有效性与可行性。     

滑模控制及其在柔性臂轨迹控制中的应用

变结构控制系统是一类特殊的非线性控制系统,滑模控制就是其中一种。滑模控制对系统参数及扰动的变化反应迟钝,具有很强的鲁棒性,该类控制方法特别适合于机械臂系统的控制。本文中采用奇异摄动方法将双连杆柔性机械臂系统分解为慢变和快变两个子系统,并对慢变子系统采用滑模控制方法设计了控制器。采用MATLAB进行的数值仿真结果表明了所设计控制器的有效性;     

不确定性多变量系统的变结构最终滑动模态控制方案

为了改善多变量变结构控制系统的瞬态性能,本文提出了一个变结构最终滑动模态控制方案。文中方案克服了由于多变量变结构控制中存在多个滑动模态,而带一的因采递阶控制方案导致控制结构复杂程序增加的缺点,有效地改善了系统进入最终滑动的动态品质,并对于参数摄动具有较强的鲁棒性。