机械臂反演非奇异终端的神经滑模控制

为了解决具有外部干扰以及建模误差的多关节机械臂的轨迹跟踪问题,提出了一种机械臂反演非奇异终端的神经滑模控制方法。采用非奇异终端的滑模面,基于反演方法以及滑模控制的原理,设计了反演滑模控制器。针对由于外部干扰以及建模误差引起的反演滑模控制系统中不确定的因素上界,设计了径向基(radial basis function,简称RBF)神经网络的自适应律,对不确定因素上界进行了在线估计,并对控制系统的稳定性使用了Lyapunov定理进行证明。仿真分析结果表明,所提出的方法不仅可以减少系统中存在的抖振现象,而且具有较好的轨迹跟踪性能和较强的鲁棒性。     

基于自适应时延估计的空间机械臂连续非奇异终端滑模控制

针对载体位姿不受控的漂浮基刚性空间机器人系统,提出了一种基于自适应时延估计的连续非奇异终端滑模控制方法.首先针对传统时延估计技术在不同情况下一直使用一固定的动力学方程惯性矩阵估计值,导致系统控制效果退化的问题,利用自适应时延估计方法根据系统状态对该估计值进行调整,引入改进的连续非奇异快速终端滑模补偿自适应时延估计技术带...     

随动系统的新型非奇异快速终端滑模控制

鉴于某舰载随动系统存在摩擦、海况等扰动因素,为提升系统控制精度及鲁棒性,提出了一种基于相位补偿的非奇异快速终端滑模控制(NFTSM+ARBF+TTD)方法.将泰勒公式与非线性函数fhan相结合,构造跟踪微分器,旨在减小相位延迟.在抑制微分过程噪声的基础上,应用泰勒公式进行相位补偿.设计自适应神经网络(ARBF)逼近扰动...     

漂浮基空间机器人关节协调运动的非奇异终端滑模控制

讨论了载体姿态受控、位置不受控制的单臂空间机器人系统的控制问题。利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系,建立了双臂空间机器人系统的非线性动力学模型。以此为基础,对单臂空间机器人姿态、关节协调运动的控制问题作了研究。考虑到空间机器人系统结构的复杂性及其某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的滑模变结构控制理论,设计了单臂空间机器人姿态、关节协调运动的非奇异终端滑模控制方案。该控制方案不仅可以保证机器人控制系统的稳定性,而且还能使系统在有限时间内实现对所期望运动状态的精确跟踪,同时又可避免普通终端滑模控制中所出现的奇异问题。最后用数值仿真结果证实了所提控制方案的有效性。     

飞行作业机器人动态抓取的非奇异终端滑模自适应控制

飞行作业机器人是指搭载主动作业机构拥有与环境进行物理交互能力的一类新型机器人系统。针对飞行作业机器人在动态抓取时的稳定控制难题,设计了一种非奇异终端滑模自适应控制器,通过设计辅助系统提升飞行作业机器人在面向不确定接触力时的抗扰动性能。利用牛顿-欧拉方法对飞行作业机器人进行动力学整体建模。考虑到机载机械臂末端与物体之间的瞬时接触力是抓取时的主要干扰源,利用冲量定理建立接触力的动力学模型,提高了飞行作业机器人动态抓取时的建模精度。为降低动态抓取时剧烈扰动对飞行控制性能的影响,在控制器中设计辅助系统补偿可能出现的输入饱和问题,加强了处理瞬时扰动的能力。所设计的方法通过Lyapunov理论给出了稳定性证明。仿真和实验结果表明,提出的方法在飞行作业机器人动态抓取过程中具有更强的稳定性和更快响应的优势。     

一种改进趋近律的PMSM非奇异终端滑模控制

为了提高永磁同步电机（PMSM）伺服控制系统的响应速度和鲁棒性,文章提出了一种基于终端滑模的永磁同步电机控制方法。首先对传统滑模面收敛性进行分析,引入了非奇异终端滑模面;其次在传统趋近律的基础上提出了一种新型趋近律,并设计了基于新型的趋近律的电流-转速控制器;最后设计了滑模观测器对电机存在的扰动进行前馈补偿,并进行转速观测。通过软件仿真和实验证明,所提出的新型控制算法较好地抑制了永磁同步电机在接近平衡点时的抖振问题,且具有较低的超调量、良好的抗扰动能力和较快的响应速度,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于非奇异终端滑模的电机伺服系统预设性能控制

针对电机伺服系统角度跟踪控制问题,提出非奇异终端滑模(Nonsingular terminal sliding mode,NTSM)与扩张状态观测器(Extended state observer,ESO)相结合的预设性能控制策略。利用性能预设函数(Prescribed performance function,PPF)将角度跟踪误差转化为一个变换误差,通过控制变换误差的有界性间接保证角度跟踪误差始终在预设范围内。构造ESO观测系统的模型不确定性,包括系统参数偏差、非线性摩擦和外部扰动等,并用于控制器的前馈补偿设计以提升跟踪性能;同时设计NTSM控制律保证系统的有限时间稳定性。通过Lyapunov稳定性理论证明了所提控制策略可以保证变换误差的有界性和闭环系统的稳定性。基于电机伺服系统试验平台的对比试验结果表明,所提控制策略在不同频率期望轨迹的条件下,均具备较好的控制精度,相较于NTSM+ESO控制器和NTSM控制器,控制性能分别提升了14%和37%左右,验证了所提控制策略的有效性。     

柔性空间机械臂振动抑制的模糊终端滑模控制

针对载体位置不受控、姿态受控的情况,提出了柔性空间机械臂振动抑制的模糊终端滑模控制方案。利用假设模态法、系统动量守恒关系及拉格朗日方法,导出了柔性空间机械臂的系统动力学方程。为解决柔性空间机械臂轨迹跟踪控制及振动抑制问题,运用奇异摄动法将系统分解为慢变、快变两个子系统并分别设计了控制器。慢变子系统采用具有较强鲁棒性的模糊终端滑模控制方案,快变子系统则采用基于降阶状态观测器的线性二次型最优控制器(linear quadratic regulator,简称LQR)。数值模拟结果表明,本文的控制方案不仅保证了柔性空间机械臂载体姿态及机械臂各关节铰跟踪误差在有限时间内的收敛性,而且还大大地降低了滑模控制所固有的抖振,并对柔性臂的振动具有良好的抑制效果。     

参数不确定柔性机械手的神经滑模控制

通过重新定义系统的输出,将具有不确定性参数的柔性机械手系统分成输入输出子系统与零动态子系统。对输入输出子系统提出神经滑模控制策略,通过满足滑模可达条件对径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络的权值进行在线修正,以逼近系统的非奇异终端滑模控制输入,该方法可有效消除抖振;重新定义的系统输出中的系数,通过将零动态子系统在稳定工作点附近的近似线性化来选取。仿真试验结果表明,该方法实现了柔性机械手点到点的准确控制,消除了柔性机械手末端的弹性振动。     

基于神经网络干扰观测器的终端滑模飞行控制设计

针对具有不确定的非线性多输入多输出系统,利用径向基神经网络设计非线性干扰观测器,并基于所设计的干扰观测器提出了终端滑模控制方法,同时应用于六自由度无人机的鲁棒飞行控制器设计。仿真结果证明了该控制方案的有效性和鲁棒性。     

An Adaptive Nonsingular Fast Terminal Sliding Mode Control for Yaw Stability Control of Bus Based on STI Tire Model

Due to the bus characteristics of large quality,high center of gravity and narrow wheelbase,the research of its yaw stability control (YSC) system has become the focus in the field of vehicle system dynamics.However,the tire nonlin-ear mechanical properties and the effectiveness of the YSC control system are not considered carefully in the current research.In this paper,a novel adaptive nonsingular fast terminal sliding mode (ANFTSM) control scheme for YSC is proposed to improve the bus curve driving stability and safety on slippery roads.Firstly,the STI (Systems Technolo-gies Inc.) tire model,which can effectively reflect the nonlinear coupling relationship between the tire longitudinal force and lateral force,is established based on experimental data and firstly adopted in the bus YSC system design.On this basis,a more accurate bus lateral dynamics model is built and a novel YSC strategy based on ANFTSM,which has the merits of fast transient response,finite time convergence and high robustness against uncertainties and external disturbances,is designed.Thirdly,to solve the optimal allocation problem of the tire forces,whose objective is to achieve the desired direct yaw moment through the effective distribution of the brake force of each tire,the robust least-squares allocation method is adopted.To verify the feasibility,effectiveness and practicality of the proposed bus YSC approach,the TruckSim-Simulink co-simulation results are finally provided.The co-simulation results show that the lateral stability of bus under special driving conditions has been significantly improved.This research proposes a more effective design method for bus YSC system based on a more accurate tire model.     

基于Backstepping的电液伺服系统多级自适应滑模控制

针对电液伺服系统的非线性特性、系统参数及外部负载的非匹配不确定性,在电液伺服系统的位置跟踪控制中,提出了基于Backstepping逆向递推技术的多级自适应滑模控制方法,应用Backstepping的逆向递推方法有效地解决了高阶系统的控制问题,并结合了自适应方法和滑模控制方法各自优良的抗干扰特点。仿真结果显示,该控制方法具有较强的鲁棒性及良好的跟踪性能。     

基于快速终端滑模算法的机械手跟踪控制研究

提出了一种模糊自适应快速终端滑模控制方法。该控制方法采用多幂次趋近律构造趋近运动,用以提高趋近滑模面的速度,然后对常规的终端滑模面进行改进,提高沿滑模面收敛的速度。为消除控制系统中存在的不确定因素和建模误差,该控制算法还引进模糊自适应方法进行在线逼近。利用李雅普诺夫定理证明了所提出算法的稳定性。最后基于MATLAB与ADAMS联合仿真平台,采用所提出的算法对自行设计的3R型机械手进行轨迹跟踪研究,仿真结果显示,本控制方法具有更快的收敛性和更强的鲁棒性,有效地抑制了滑模控制中存在的振荡。     

具有外部扰动的漂浮基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空间机械臂载体姿态与机械臂关节协调运动的控制问题。结合系统动量守恒关系及拉格朗日方法,建立了漂浮基空间机械臂完全能控形式的系统动力学方程,并将其转化为状态空间形式的系统控制方程。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空间机械臂载体姿态与机械臂关节协调运动的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空间机械臂的系统数值仿真,证实了方法的有效性。     

自治水下机器人深度的动态Terminal滑模控制的研究

自治水下机器人的深度控制一直是影响其自主性的一个关键因素,文中应用了一种动态Terminal滑模控制方法对自治水下机器人的深度控制进行了具体的分析与研究,并用MATLAB进行了实验仿真,仿真结果证明这个方法对自治水下机器人的深度控制有一定的实用意义。