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船用绳驱动并联打磨机器人二阶积分终端自适应滑模控制策略研究
1
作者
赵世龙
王生海
+4 位作者
何云鹏
韩广冬
李建
陈海泉
孙玉清
《振动与冲击》
北大核心
2025年第14期207-219,236,共14页
在船舶建造和维护过程中,人工打磨难度大、效率低、风险高,因此打磨作业成为船舶行业转型升级中的痛点之一。为此,提出一种船用绳驱动并联打磨机器人(cable-driven parallel grinding robot,CDPGR)。首先,采用Lagrange法建立了包含船舶...
在船舶建造和维护过程中,人工打磨难度大、效率低、风险高,因此打磨作业成为船舶行业转型升级中的痛点之一。为此,提出一种船用绳驱动并联打磨机器人(cable-driven parallel grinding robot,CDPGR)。首先,采用Lagrange法建立了包含船舶运动的CDPGR动力学模型。将打磨机构工作时的反作用力和船舶运动作为动力学模型的外部扰动。其次,因CDPGR在实际应用中易受到上述扰动的影响,且现有控制器控制精度不高,所以基于动力学模型提出了一种二阶积分终端自适应滑模控制器(second-order integral terminal adaptive sliding mode control,SOITASMC),并采用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。进一步,在包含上述复杂工况的影响下,通过仿真验证了SOITASMC的有效性,并与现有控制器进行了对比。最后,搭建了CDPGR的缩比样机并进行了试验。试验条件下,SOITASMC较现有控制器稳态位置误差平均减小了0.05 m,稳态角度误差平均减小了1.09°,上升时间平均减小了0.8 s。并对打磨前后的铁板部分图像进行二值化处理,结果表明该部分铁板的光滑率从22.34%上升至69.51%。试验结果验证了SOITASMC的优越性和CDPGR实际打磨的有效性。此相关研究可为绳驱动并联机器人的实船应用提供新的思路与方法。
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关键词
绳驱动并联机器人
打磨机器人
动力学分析
二阶
积分
终端
自适应
滑模
控制
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职称材料
基于增强型扩张状态观测器的永磁同步电机低抖振高抗扰二阶终端滑模电流控制
被引量：
9
2
作者
东野亚兰
杨淑英
+2 位作者
王奇帅
谢震
张兴
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第8期2434-2448,共15页
永磁同步电机电流滑模控制具有较好的参数鲁棒性,但控制精度受到滑模抖振的影响,且抖振抑制与抗扰性之间存在矛盾。为此,该文提出一种基于增强型扩张状态观测器的二阶终端滑模电流控制方案,可以有效提升电流控制性能。通过二阶终端滑模...
永磁同步电机电流滑模控制具有较好的参数鲁棒性,但控制精度受到滑模抖振的影响,且抖振抑制与抗扰性之间存在矛盾。为此,该文提出一种基于增强型扩张状态观测器的二阶终端滑模电流控制方案,可以有效提升电流控制性能。通过二阶终端滑模控制器的设计,将一阶积分快速终端滑模嵌套在二阶非奇异终端滑模面中,使得滑模抖振得到较好的抑制,同时实现电流无稳态误差的快速收敛。通过引入扩张状态观测器对扰动信号的集总估计与补偿,缓解了抖振与抗扰性之间的矛盾,进一步提升了电流精度。针对数字控制的延迟影响,设计了Smith预估器,提升了扰动补偿精度。最后,通过实验对该文所设计的电流控制方案进行验证,并通过对比展示了该方案的有效性。
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关键词
永磁同步电机
二阶终端滑模控制
扩张状态观测器
SMITH预估器
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职称材料
动力定位船轨迹跟踪鲁棒自适应容错控制
被引量：
15
3
作者
王元慧
王海滨
张晓云
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期287-300,共14页
本文研究了输入饱和状态下的动力定位船故障容错鲁棒自适应控制问题.该问题以动力定位船轨迹跟踪任务为目标,提出了一种新颖的鲁棒自适应控制器的设计,并且引入了二阶快速非奇异终端滑模和神经网络控制算法保证了控制器在实际任务中的...
本文研究了输入饱和状态下的动力定位船故障容错鲁棒自适应控制问题.该问题以动力定位船轨迹跟踪任务为目标,提出了一种新颖的鲁棒自适应控制器的设计,并且引入了二阶快速非奇异终端滑模和神经网络控制算法保证了控制器在实际任务中的执行效果.首先,介绍了三自由度动力定位船的运动模型包括了运动学模型和动力学模型以及推进器故障模型.然后,设计了二阶快速非奇异终端滑模面,提出了一种针对时变扰动和模型不确定性的鲁棒控制方案,保证系统无抖振现象的前提下实现了系统更快的收敛速度.同时运用被动容错控制思想,确保动力定位船在推进器故障发生时依然能够实现预计的跟踪性能.此外,通过Lyapunov稳定性判据分析,证明了提出的改进自适应滑模控制方法可确保系统在初始状态未知前提下,跟踪误差渐近收敛于零.最后,通过数值仿真实验结果验证了控制律的有效性.
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关键词
轨迹跟踪
二阶
快速非奇异
终端
滑模
控制
时变干扰
容错
控制
动力定位船
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职称材料
题名
船用绳驱动并联打磨机器人二阶积分终端自适应滑模控制策略研究
1
作者
赵世龙
王生海
何云鹏
韩广冬
李建
陈海泉
孙玉清
机构
大连海事大学轮机工程学院
大连海事大学科学技术部海底工程技术与装备国际联合研究中心
出处
《振动与冲击》
北大核心
2025年第14期207-219,236,共14页
基金
国家自然科学基金项目(52101396)
中央高校基本科研业务费专项资金资助(3132022207)。
文摘
在船舶建造和维护过程中,人工打磨难度大、效率低、风险高,因此打磨作业成为船舶行业转型升级中的痛点之一。为此,提出一种船用绳驱动并联打磨机器人(cable-driven parallel grinding robot,CDPGR)。首先,采用Lagrange法建立了包含船舶运动的CDPGR动力学模型。将打磨机构工作时的反作用力和船舶运动作为动力学模型的外部扰动。其次,因CDPGR在实际应用中易受到上述扰动的影响,且现有控制器控制精度不高,所以基于动力学模型提出了一种二阶积分终端自适应滑模控制器(second-order integral terminal adaptive sliding mode control,SOITASMC),并采用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。进一步,在包含上述复杂工况的影响下,通过仿真验证了SOITASMC的有效性,并与现有控制器进行了对比。最后,搭建了CDPGR的缩比样机并进行了试验。试验条件下,SOITASMC较现有控制器稳态位置误差平均减小了0.05 m,稳态角度误差平均减小了1.09°,上升时间平均减小了0.8 s。并对打磨前后的铁板部分图像进行二值化处理,结果表明该部分铁板的光滑率从22.34%上升至69.51%。试验结果验证了SOITASMC的优越性和CDPGR实际打磨的有效性。此相关研究可为绳驱动并联机器人的实船应用提供新的思路与方法。
关键词
绳驱动并联机器人
打磨机器人
动力学分析
二阶
积分
终端
自适应
滑模
控制
Keywords
cable-driven parallel robot
grinding robot
dynamic modeling
second-order integral terminal adaptive sliding mode control
分类号
TH213.1 [机械工程—机械制造及自动化]
TP242.2 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
基于增强型扩张状态观测器的永磁同步电机低抖振高抗扰二阶终端滑模电流控制
被引量：
9
2
作者
东野亚兰
杨淑英
王奇帅
谢震
张兴
机构
合肥工业大学电气与自动化工程学院
出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第8期2434-2448,共15页
基金
安徽省科技重大专项(202003a05020029)
台达电力电子科教发展计划项目(DREK2020004)资助。
文摘
永磁同步电机电流滑模控制具有较好的参数鲁棒性,但控制精度受到滑模抖振的影响,且抖振抑制与抗扰性之间存在矛盾。为此,该文提出一种基于增强型扩张状态观测器的二阶终端滑模电流控制方案,可以有效提升电流控制性能。通过二阶终端滑模控制器的设计,将一阶积分快速终端滑模嵌套在二阶非奇异终端滑模面中,使得滑模抖振得到较好的抑制,同时实现电流无稳态误差的快速收敛。通过引入扩张状态观测器对扰动信号的集总估计与补偿,缓解了抖振与抗扰性之间的矛盾,进一步提升了电流精度。针对数字控制的延迟影响,设计了Smith预估器,提升了扰动补偿精度。最后,通过实验对该文所设计的电流控制方案进行验证,并通过对比展示了该方案的有效性。
关键词
永磁同步电机
二阶终端滑模控制
扩张状态观测器
SMITH预估器
Keywords
Permanent magnet synchronous motor
second-order terminal sliding mode control
extended state observer
Smith predictor
分类号
TM341 [电气工程—电机]
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职称材料
题名
动力定位船轨迹跟踪鲁棒自适应容错控制
被引量：
15
3
作者
王元慧
王海滨
张晓云
机构
哈尔滨工程大学自动化学院
哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所
出处
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期287-300,共14页
基金
国家自然科学基金项目(51879049)
黑龙江省自然科学基金项目(LH2019E039)
中央高校基本科研业务费项目(3072020CF0403)资助。
文摘
本文研究了输入饱和状态下的动力定位船故障容错鲁棒自适应控制问题.该问题以动力定位船轨迹跟踪任务为目标,提出了一种新颖的鲁棒自适应控制器的设计,并且引入了二阶快速非奇异终端滑模和神经网络控制算法保证了控制器在实际任务中的执行效果.首先,介绍了三自由度动力定位船的运动模型包括了运动学模型和动力学模型以及推进器故障模型.然后,设计了二阶快速非奇异终端滑模面,提出了一种针对时变扰动和模型不确定性的鲁棒控制方案,保证系统无抖振现象的前提下实现了系统更快的收敛速度.同时运用被动容错控制思想,确保动力定位船在推进器故障发生时依然能够实现预计的跟踪性能.此外,通过Lyapunov稳定性判据分析,证明了提出的改进自适应滑模控制方法可确保系统在初始状态未知前提下,跟踪误差渐近收敛于零.最后,通过数值仿真实验结果验证了控制律的有效性.
关键词
轨迹跟踪
二阶
快速非奇异
终端
滑模
控制
时变干扰
容错
控制
动力定位船
Keywords
trajectory tracking
second-order fast nonsingular terminal sliding mode control
time-varying disturbances
fault-tolerant control
dynamic positioning vessel
分类号
U664.82 [交通运输工程—船舶及航道工程]
TP273 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
船用绳驱动并联打磨机器人二阶积分终端自适应滑模控制策略研究
赵世龙
王生海
何云鹏
韩广冬
李建
陈海泉
孙玉清
《振动与冲击》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
基于增强型扩张状态观测器的永磁同步电机低抖振高抗扰二阶终端滑模电流控制
东野亚兰
杨淑英
王奇帅
谢震
张兴
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2024
9
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
动力定位船轨迹跟踪鲁棒自适应容错控制
王元慧
王海滨
张晓云
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
15
在线阅读
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职称材料
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