机器人鲁棒自适应分散控制

本文提出一种新颖的鲁棒自适应分散控制策略，用于不确定性机器人的轨迹跟踪．该控制器结构非常简单，由一个线性ＰＤ反馈＋补偿不确定动力学的非线性自适应反馈构成，能够有效的克服通常难于建模的摩擦力和外部扰动影响，而唯一需要了解的只是各关节输出的位置及速度状态，最后保证全局的渐近稳定．二自由度机器人的仿真证明了该法的有效性．     

关于机器人的分散控制

本文考虑在局部状态反馈下机器人的分散控制问题、并从机器人数学模型的结构特点出发,从结构上证明了机器人的分散可镇定性,在此基础上我们建议了一些可行的设计方法,并给出了设计例子.     

基于模糊神经网络的机器人滑模自适应控制

滑模控制（SMC）响应快,对系统参数和外部扰动呈不变性,可保证系统的渐近稳定性,但其缺点是控制存在很强的抖动;而模糊神经网络（FNN）具有模糊系统和神经网络共同的特点。将滑模控制和模糊神经网络控制有机结合,利用简单得到的学习信号对模糊神经网络进行在线学习,通过平滑切换函数实现直接自适应控制策略。对两连杆机械手的仿真研究表明,在存在模型误差和外部扰动的情况下,该方案既能达到高精度快速跟踪的目的,又能有效减小滑模控制的抖动问题。     

机器人操作器的自适应模糊滑模控制器设计

针对机器人动力学系统提出了一种基于模糊逻辑的自适应模糊滑模控制方案.根据滑模控制原理并利用模糊系统的逼近能力设计控制器,基于李雅谱诺夫方法设计自适应律,证明了闭环模糊控制系统的稳定性和跟踪误差的收敛性.控制结构简单,不需要复杂的运算.该设计方案柔化了控制信号,减轻了一般滑模控制的抖振现象.仿真结果表明了所提控制策略的有效性.     

SCARA机器人的模糊自适应滑模控制

为了提高SCARA机器人的轨迹跟踪控制性能,提出一种双模糊自适应滑模控制;采用一自适应模糊控制器,根据滑模到达条件对滑模切换增益进行估算,消除滑模控制中输出力矩的抖振现象,增强其对不确定性因素的适应能力;采用另一自适应模糊控制器对指数趋近律系数进行修正,改善由于大范围初始位姿产生的偏差而引起的大力矩和速度跳变问题;基于Lyapunov方法进行了稳定性证明,保证控制系统的稳定性与收敛性;仿真实验结果表明,该方法应用于SCARA机器人,跟踪效果良好并产生了平滑的力矩输出和速度输出.     

串联机器人的双模糊自适应滑模控制

提出了一种串联机器人的改进控制算法。采用一自适应模糊控制器,根据滑模到达条件对滑模切换增益进行估算,消除滑模控制中输出力矩的抖振现象,增强其对不确定性因素的适应能力。采用另一自适应模糊控制器对指数趋近律系数进行修正,改善由于大范围初始位姿产生的偏差而引起的大力矩和速度跳变问题。该方法无需确定被控对象的具体数学模型,具有强鲁棒性和高跟踪精度。基于Lyapunov方法进行了稳定性证明,保证控制系统的稳定性与收敛性。实验结果表明,该方法应用于串联机器人,跟踪效果良好并产生了平滑的力矩输出和速度输出。     

基于滑模位置控制的机器人灵巧手模糊自适应阻抗控制

提出一种基于滑模位置控制的模糊自适应阻抗控制策略。该控制方案通过模糊控制器实时地调整阻抗参数,不但可使系统稳定,而且具有良好的动态品质;同时内环的滑模位置控制器可增强系统的鲁棒性,最后以机器人灵巧手单关节为对象进行仿真研究,证明了该控制策略的有效性和可行性。     

基于神经网络的不确定机器人自适应滑模控制

提出一种机器人轨迹跟踪的自适应神经滑模控制。该控制方案将神经网络的非线性映射能力与变结构控制理论相结合,利用RBF网络自适应学习系统不确定性的未知上界,神经网络的输出用于自适应修正控制律的切换增益。这种新型控制器能保证机械手位置和速度跟踪误差渐近收敛于零。仿真结果表明了该方案的有效性。     

线控转向系统的自适应高阶滑模控制

车辆线控转向(steer-by-wire,SbW)系统存在摩擦力矩及回正力矩等不确定动态特性,难以实现精确建模与有效控制.为此,提出一种基于自适应模糊逻辑系统的自适应高阶滑模(adaptive higher-order sliding mode,AHOSM)方法,实现SbW系统的有效控制.首先,通过自适应模糊逻辑系统逼...     

一类互联机器人系统鲁棒分散自适应控制

研究一类存在模型不确定性和外部扰动的互联机器人系统的控制问题.控制器由一般线性控制器,线性自适应控制器和非线性自适应控制器综合构成.通过Lyapunov理论证明设计的鲁棒分散自适应控制器能够有效地克服不确定性对系统的影响,实现闭环系统的渐近轨迹跟踪控制.最后给出一个仿真例子进一步验证控制器的有效性.     

不确定Willis脑动脉瘤系统的自适应模糊滑模控制

研究了具有不确定项的非线性Willis环上脑动脉瘤系统的混沌控制和同步问题,提出了一种自适应模糊滑模变结构控制方法,设计了模糊滑模变结构控制器及自适应控制律,并从理论上证明了控制系统的稳定性。在该控制器的作用下,受控Willis脑动脉瘤系统能够达到任意目标轨道,且不受不确定性的影响,具有很强的鲁棒性。定值跟踪和同步控制的仿真结果表明了控制器的有效性。     

Adaptive fuzzy decentralized control for nonlinear large-scale systems based on high-gain observer

An adaptive fuzzy decentralized backstepping output-feedback control approach is proposed for a class of nonlinear large-scale systems with completely unknown functions,the interconnections mismatched in control inputs,and without the measurements of the states.Fuzzy logic systems are employed to approximate the unknown nonlinear functions,and an adaptive high-gain observer is developed to estimate the unmeasured states.Using the designed high-gain observer,and combining the fuzzy adaptive control theory with backstepping approach,an adaptive fuzzy decentralized backstepping output-feedback control scheme is developed.It is proved that the proposed control approach can guarantee that all the signals of the closed-loop system are semi-globally uniformly ultimately bounded(SUUB),and that the observer errors and the tracking errors converge to a small neighborhood of the origin by appropriate choice of the design parameters.Finally,a simulation example is provided to show the eectiveness of the proposed approach.     

一类不确定非线性系统自适应模糊滑模控制

针对一类带有未知外部扰动的不确定非线性系统,建立自适应模糊滑模控制器。基于Lyapunov稳定性理论,设计系统可调参数的自适应规则,控制器的设计过程中无需知道系统的具体模型及未知非线性函数的先验知识。数值仿真的结果也验证了该方法的有效性。     

Decentralized adaptive fuzzy sliding mode control for reconfigurable modular manipulators

A stable decentralized adaptive fuzzy sliding mode control scheme is proposed for reconfigurable modular manipulators to satisfy the concept of modular software. For the development of the decentralized control, the dynamics of reconfigurable modular manipulators is represented as a set of interconnected subsystems. A first‐order Takagi–Sugeno fuzzy logic system is introduced to approximate the unknown dynamics of subsystem by using adaptive algorithm. The effect of interconnection term and fuzzy approximation error is removed by employing an adaptive sliding mode controller. All adaptive algorithms in the subsystem controller are derived from the sense of Lyapunov stability analysis, so that resulting closed‐loop system is stable and the trajectory tracking performance is guaranteed. The simulation results are presented to show the effectiveness of the proposed decentralized control scheme. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

超空泡航行体的自适应模糊滑模控制研究

针对超空泡航行体动态中的非线性项和未建模动态,以及由空泡形状改变引起的扰动问题,提出了一种基于自适应模糊滑模的纵平面运动控制器设计方法。该方法利用自适应模糊系统逼近超空泡航行体模型中的非线性不确定项;利用滑模控制对干扰的鲁棒性,克服逼近误差和干扰;最后用Lyapunov定理证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,设计的控制器可有效克服滑行力的计算误差以及水动力参数的不确定性。     

神经网络自适应滑模控制的不确定机器人轨迹跟踪控制

提出一种针对机器人跟踪控制的神经网络自适应滑模控制策略。该控制方案将神经网络的非线性映射能力与滑模变结构和自适应控制相结合。对于机器人中不确定项,通过RBF网络分别进行自适应补偿,并通过滑模变结构控制器和自适应控制器消除逼近误差。同时基于Lyapunov理论保证机器手轨迹跟踪误差渐进收敛于零。仿真结果表明了该方法的优越性和有效性。     

SCARA机器人模糊自适应滑模控制

为了提高SCARA机器人的轨迹跟踪控制性能,提出了一种基于非奇异终端滑模面和改进的快速趋近律的滑模控制策略。设计了一种非奇异的快速终端滑模面,可在任意初始状态下收敛到平衡点;改进滑模控制的趋近律,在保证快速趋近的同时可有效抑制抖振,并采用双曲正切函数代替传统的符号函数,有效地消除了高频抖振。采用模糊控制调节趋近律参数,改善初始状态误差过大时引起的力矩冲击问题;基于SCARA机器人模型仿真实验表明,实验结果跟踪性能良好,输出力矩平滑。     

Adaptive fuzzy decentralized output feedback control for stochastic nonlinear large‐scale systems using DSC technique

In this paper, an adaptive fuzzy decentralized backstepping output feedback control approach is proposed for a class of uncertain large‐scale stochastic nonlinear systems without the measurements of the states. The fuzzy logic systems are used to approximate the unknown nonlinear functions, and a fuzzy state observer is designed for estimating the unmeasured states. Using the designed fuzzy state observer, and by combining the adaptive backstepping technique with dynamic surface control technique, an adaptive fuzzy decentralized output feedback control approach is developed. It is shown that the proposed control approach can guarantee that all the signals of the resulting closed‐loop system are semi‐globally uniformly ultimately bounded in probability, and the observer errors and the output of the system converge to a small neighborhood of the origin by choosing appropriate design parameters. A simulation example is provided to show the effectiveness of the proposed approaches. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.