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无人飞行器集群自主控制:预设性能驱动的安全编队控制
1
作者 方浩 赵欣悦 陈杰 《自动化学报》 北大核心 2025年第5期931-941,共11页
针对障碍环境下多无人机编队跟踪问题,提出一种兼顾编队跟踪性能与安全的控制框架.在该框架中,首先利用性能边界可调的预设性能控制方法生成期望控制信号,使无人机跟踪虚拟领导者的期望轨迹,跟踪过程中满足瞬态与稳态误差约束.进一步,... 针对障碍环境下多无人机编队跟踪问题,提出一种兼顾编队跟踪性能与安全的控制框架.在该框架中,首先利用性能边界可调的预设性能控制方法生成期望控制信号,使无人机跟踪虚拟领导者的期望轨迹,跟踪过程中满足瞬态与稳态误差约束.进一步,基于控制障碍函数描述无人机的安全状态集合并建立二次规划问题,利用Karush-Kuhn-Tucker条件得到最小干预安全控制器的闭式解.最后,利用安全控制的闭式解构造辅助系统,实现性能函数的自适应更新.理论分析表明,该算法能够在编队跟踪与安全性冲突条件下确保系统安全,在不发生冲突时实现性能约束下的编队跟踪.仿真结果验证了提出算法的有效性. 展开更多
关键词 多无人机编队跟踪 安全控制 预设性能控制 控制障碍函数 辅助系统
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带有误差约束的导弹编队预设性能控制器设计
2
作者 吴险峰 陈宝文 孙经广 《现代防御技术》 北大核心 2025年第1期73-80,共8页
研究分析了存在外界干扰、输入受限和跟踪误差性能约束条件下的导弹编队控制问题。在定义每枚导弹与期望位置绝对误差、相邻导弹的相对误差的基础上,基于通信拓扑理论,建立了基于总误差的导弹编队系统模型,并利用误差转换函数,给出了带... 研究分析了存在外界干扰、输入受限和跟踪误差性能约束条件下的导弹编队控制问题。在定义每枚导弹与期望位置绝对误差、相邻导弹的相对误差的基础上,基于通信拓扑理论,建立了基于总误差的导弹编队系统模型,并利用误差转换函数,给出了带有输入受限的跟踪误差约束的导弹编队模型。采用反步法、自适应技术和辅助系统,设计了自适应饱和的编队预设性能控制器;借助李雅普诺夫理论对所提出的编队控制器进行了稳定性证明,表明系统跟踪误差能够收敛至预先设定的边界范围内,并通过数字仿真验证了控制器的有效性。 展开更多
关键词 导弹编队 跟踪误差约束 预设性能 输入饱和 自适应控制 反步控制
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四旋翼无人机预设性能自适应反步滑模控制
3
作者 杨侠 刘相龙 +2 位作者 戴德山 吴艳阳 邓雄 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第8期274-282,共9页
针对四旋翼无人机轨迹跟踪中的动力学不确定性和外界干扰问题,研究提出了一种新型快速终端自适应反步滑模控制算法。该算法通过引入预设性能函数将原受限误差转换为无约束形式,结合反步法与滑模控制,设计快速终端滑模面,实现系统状态快... 针对四旋翼无人机轨迹跟踪中的动力学不确定性和外界干扰问题,研究提出了一种新型快速终端自适应反步滑模控制算法。该算法通过引入预设性能函数将原受限误差转换为无约束形式,结合反步法与滑模控制,设计快速终端滑模面,实现系统状态快速收敛。同时,采用分段变速趋近律提升系统轨迹跟踪的收敛速度和精度。为解决集总扰动问题,设计自适应RBF神经网络补偿器。仿真结果表明,该算法较其他方法RMSE降低15.6%~53.7%,SDTE减少29.2%~44.2%。验证结果表明,该算法在跟踪性能与控制品质上有很大的优越性,并且能有效应对集总扰动,为旋翼无人机智能化发展提供坚实的理论研究基础和重要借鉴。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 预设性能控制 反步控制 滑模控制 RBF神经网络 轨迹跟踪
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基于预设性能控制的多永磁同步电机速度一致性控制
4
作者 李逃昌 丛树源 侯利民 《电工技术学报》 北大核心 2025年第14期4522-4533,共12页
为了提高多永磁同步电机(PMSM)速度调节系统的一致性控制性能,该文提出一种基于预设性能控制(PPC)的多PMSM速度一致性控制方法。首先,将多智能体一致性控制思想引入到多电机速度调节系统中,将每个PMSM调速系统看成一个智能体,利用多智... 为了提高多永磁同步电机(PMSM)速度调节系统的一致性控制性能,该文提出一种基于预设性能控制(PPC)的多PMSM速度一致性控制方法。首先,将多智能体一致性控制思想引入到多电机速度调节系统中,将每个PMSM调速系统看成一个智能体,利用多智能体系统自组织协同特性来解决多PMSM的速度一致性协同控制问题。其次,设计基于PPC的PMSM多智能体系统速度一致性控制协议,通过预先设置系统的动态和稳态过程,增强多PMSM速度一致性控制系统的同步控制性能。同时,引入超扭扩张状态观测器(STESO)来观测系统中的扰动,并在速度一致性控制协议中进行实时补偿,进而提高系统的鲁棒性。最后,通过一系列对比实验验证了该文所提方法的可行性及优越性。 展开更多
关键词 多永磁同步电机 多智能体 预设性能控制 超扭扩张状态观测器
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任意初始状态机械臂的保性能预设时间跟踪控制
5
作者 殷春武 吴岐 +1 位作者 杨思逸 周承德 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第3期103-108,113,共7页
为解决预设性能控制中性能约束函数的参数设置受系统状态初值影响的问题,为任意初值下的机械臂系统设计了一种收敛时间和瞬态性能可预设的反演控制算法。通过引入预设时间收敛误差转换函数,将任意初值下的轨迹跟踪误差转换成初值在原点... 为解决预设性能控制中性能约束函数的参数设置受系统状态初值影响的问题,为任意初值下的机械臂系统设计了一种收敛时间和瞬态性能可预设的反演控制算法。通过引入预设时间收敛误差转换函数,将任意初值下的轨迹跟踪误差转换成初值在原点、且可在预设时间内收敛到实际跟踪误差的新变量,给出收敛时间可任意设置的预设时间收敛Lyapunov稳定判据,采用扩张状态观测器估计系统不确定部分,基于新变量设计反演控制算法,使机械臂轨迹跟踪误差满足有限时间性能约束函数的预设瞬态性能和稳态精度,理论证明了闭环系统的预设时间稳定。仿真结果表明,所设计的控制器能使任意初始位置的机械臂轨迹跟踪误差在预设时间内按照给定性能约束收敛,且具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 机械臂 轨迹跟踪控制 预设性能控制 预设时间控制 扩展状态观测器
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机械臂角度/角速度收敛性能预设的固定时间控制
6
作者 殷春武 徐琳 刘国浩 《探测与控制学报》 北大核心 2025年第2期119-126,共8页
针对具有非线性特性和不确定性的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出一种角度和角速度跟踪误差瞬态性能可预设、系统状态变量上界可预估的固定时间反演自适应控制方法。首先,构建跟踪误差与性能约束函数的比值变量,并基于该比值变量构建Lyapu... 针对具有非线性特性和不确定性的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出一种角度和角速度跟踪误差瞬态性能可预设、系统状态变量上界可预估的固定时间反演自适应控制方法。首先,构建跟踪误差与性能约束函数的比值变量,并基于该比值变量构建Lyapunov函数,避免非线性约束向无约束变量的转换,简化控制器结构;其次,设计自适应律在线估计系统的不确定项,给出一种固定时间收敛的控制器,使得角度/角速度跟踪误差按照预先设定的性能函数收敛,在加快误差收敛速度的同时保证了轨迹跟踪精度和瞬态性能;然后,Lyapunov理论证明了闭环系统的跟踪误差在固定时间内收敛,且固定收敛时间上界与初始状态无关,并给出预估角度/角速度和控制输入上界的计算方法;最后,数值仿真验证二自由度机械臂轨迹跟踪控制问题。结果表明,所提出的控制器可保证机械臂的角度/角速度跟踪误差按照预设性能函数约束,在固定时间内收敛,具有良好的瞬态性能和跟踪精度。 展开更多
关键词 机械臂 预设性能函数 固定时间控制 反演控制 自适应控制
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考虑能量边界的通道预设性能干扰抑制滑模导引律
7
作者 董哲 王振威 +1 位作者 刘晓鹏 刘凯 《宇航学报》 北大核心 2025年第7期1423-1434,共12页
面向无人作战飞行器(UCAV)机动拦截目标的场景,设计了一种考虑能量边界的通道预设性能干扰抑制滑模导引律。首先,针对常规预设性能方法只约束收敛速率下界的问题,设计了一种包含收敛速率上界约束、能够规定期望收敛时间的通道型预设性... 面向无人作战飞行器(UCAV)机动拦截目标的场景,设计了一种考虑能量边界的通道预设性能干扰抑制滑模导引律。首先,针对常规预设性能方法只约束收敛速率下界的问题,设计了一种包含收敛速率上界约束、能够规定期望收敛时间的通道型预设性能函数;然后,基于能量机动(E-M)包线的零单位剩余功率(SEP)边界,推导预设性能收敛速率上界参数的数学表达式,建立能量边界与预设性能边界的联系;其次,以通道预设性能误差转换函数与视线(LOS)偏角跟踪误差作为被控量设计拦截滑模导引律,并基于稳定性分析得到目标机动干扰的自适应抑制项;最后,通过数值仿真验证,对比分析了所设计拦截机动导引律在能量保持和精确导引方面的优势。 展开更多
关键词 无人作战飞行器 机动导引 能量边界 通道预设性能 滑模导引
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具有预设性能约束的AUV固定时间跟踪控制
8
作者 刘萌萌 王冰 +3 位作者 王迪 王俊玮 王昱 王海龙 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第5期118-125,共8页
针对具有外部复杂扰动和未知系统动态的水下潜航器轨迹跟踪控制问题,本文研究一种基于固定时间并带有预设性能函数的积分滑模精确控制方案,该控制器保证了闭环系统的稳态响应始终在预定义范围内。构造新的固定时间干扰观测器,用于实时... 针对具有外部复杂扰动和未知系统动态的水下潜航器轨迹跟踪控制问题,本文研究一种基于固定时间并带有预设性能函数的积分滑模精确控制方案,该控制器保证了闭环系统的稳态响应始终在预定义范围内。构造新的固定时间干扰观测器,用于实时估计和补偿未知扰动量。将预设性能控制、固定时间方法和非奇异快速终端滑模相结合设计控制算法,使轨迹跟踪误差收敛到预定范围内。同时,为改善滑模控制带来的抖振问题,引入双曲正切函数代替符号函数。最后,理论分析证明该闭环系统的稳定性,仿真及仿真对比结果验证了所设计控制律的有效性和优越性。 展开更多
关键词 水下潜航器 轨迹跟踪 固定时间控制 预设性能
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无人机/无人艇异构协同固定时间预设性能演化控制
9
作者 袁洋 段海滨 魏晨 《自动化学报》 北大核心 2025年第5期1052-1066,共15页
针对执行器故障的无人机/无人艇异构协同系统编队包容控制问题,提出一种固定时间预设性能演化控制方法.为保证基于视觉测量的相对位置信号的连续性和准确性,设计控制误差收敛的演化路径,通过固定时间预设性能函数使误差限制在演化路径... 针对执行器故障的无人机/无人艇异构协同系统编队包容控制问题,提出一种固定时间预设性能演化控制方法.为保证基于视觉测量的相对位置信号的连续性和准确性,设计控制误差收敛的演化路径,通过固定时间预设性能函数使误差限制在演化路径的邻域内,并利用转换函数将受约束跟踪问题转换为无约束镇定问题.采用动态面技术对转换后的误差动力学进行控制,并利用干扰观测器和自适应技术对干扰和未知执行器故障进行估计.通过Lyapunov函数证明误差动力学闭环系统所有信号都是最终一致有界的,并进一步证明编队误差是固定时间稳定的,数值仿真验证了所提方法的有效性. 展开更多
关键词 异构协同系统 编队包容控制 执行器故障 预设性能演化控制 固定时间稳定
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基于径向基函数神经网络的四旋翼无人机规定时间预设性能姿态容错控制
10
作者 熊重远 苏艳 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第13期5464-5475,共12页
针对具有执行器故障的四旋翼无人机姿态控制问题,提出了一种基于径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络、事件触发机制和迟滞量化器的自适应规定时间预设性能反演容错控制策略。首先,构造四旋翼无人机系统的动力学模型,并结... 针对具有执行器故障的四旋翼无人机姿态控制问题,提出了一种基于径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络、事件触发机制和迟滞量化器的自适应规定时间预设性能反演容错控制策略。首先,构造四旋翼无人机系统的动力学模型,并结合执行器故障模型重构姿态模型。其次,通过设计一类时变函数,对反演控制所需误差变量进行变换,使其满足规定时间内达到预设性能指标的要求。再次,利用RBF神经网络的非线性函数逼近能力对虚拟控制律的导数以及具有未知参数的执行器故障进行估计。最后,为了降低执行器的更新频率,结合事件触发技术和迟滞量化器设计自适应反演控制输入。通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性,并由MATLAB软件仿真验证了提出算法的有效性。实验结果表明所设计的事件触发量化控制器同仅利用事件触发技术设计的控制器相比具有更低的更新频率。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 执行器故障 规定时间控制 预设性能控制 容错控制 输入量化 事件触发控制
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输入饱和下的船舶风帆三自由度控制系统固定时间预设性能滑模控制
11
作者 宋健 张兰勇 刘胜 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第10期1936-1945,共10页
针对船舶风帆三自由度控制系统的目标角度跟踪控制过程中存在的外部强风扰动、输入饱和、角度约束问题以及平稳快速跟踪需求,提出了一种考虑输入饱和的固定时间预设性能滑模控制方法(FTSMC-PP-IS).首先,基于双极限齐次性定理(BHP)构建... 针对船舶风帆三自由度控制系统的目标角度跟踪控制过程中存在的外部强风扰动、输入饱和、角度约束问题以及平稳快速跟踪需求,提出了一种考虑输入饱和的固定时间预设性能滑模控制方法(FTSMC-PP-IS).首先,基于双极限齐次性定理(BHP)构建固定时间收敛滑模面,在避免控制律奇异性情况下实现更快的固定时间收敛特性;其次,设计预设性能函数(PPF)以满足系统的三自由度角度约束,并优化跟踪超调量和跟踪误差;再次,设计了固定时间辅助系统来补偿执行器输入饱和偏差.通过分别构建滑模趋近律和等效控制律,保证系统的全局固定时间收敛.值得注意的是,该方法在保证输入饱和下的快速固定时间跟踪的同时,获得了较好的动态特性和稳态特性;最后,通过Lyapunov稳定性理论证明了所提出方法的固定时间收敛特性.数值仿真和原理样机实验证明了所提出方法的可行性和有效性. 展开更多
关键词 船舶风帆三自由度控制系统 固定时间滑模控制 运动控制 输入饱和 预设性能 角度约束 双极限齐次定理
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电液位置伺服系统有限时间预设性能滑模控制
12
作者 汪春阳 朱鹏程 赵佳明 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第9期88-94,共7页
针对具有模型不确定性、未知外部扰动的电液位置伺服系统,提出了一种基于观测器的自适应预设性能滑模控制策略。根据系统模型和Lyapunov稳定性理论,设计了有限时间干扰观测器(FTDO)对模型不确定性、未知外部扰动进行估计。同时根据有限... 针对具有模型不确定性、未知外部扰动的电液位置伺服系统,提出了一种基于观测器的自适应预设性能滑模控制策略。根据系统模型和Lyapunov稳定性理论,设计了有限时间干扰观测器(FTDO)对模型不确定性、未知外部扰动进行估计。同时根据有限时间性能函数(FTPF),设计的非线性滑模控制器能在预设的有限时间内将位置跟踪误差约束在规定精度内,实现规定的动态收敛性能和跟踪精度。仿真结果表明,该策略能较好地克服多种因素引起的干扰,改善系统的控制性能。 展开更多
关键词 电液位置伺服系统 有限时间干扰观测器 有限时间滤波器 滑模控制 预设性能控制
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基于改进预设性能的高超声速飞行器容错控制
13
作者 位志华 明超 +1 位作者 杨凯源 严苏豫 《弹箭与制导学报》 北大核心 2025年第3期336-343,共8页
针对传统预设性能的性能边界后期收敛速度过慢,导致状态误差约束能力较弱等控制器设计中的局限性,研究了一种改进预设性能的非奇异终端滑模容错控制方法,提出了一种改进的性能函数和改进的误差转换函数,将转换后的误差引入非奇异终端滑... 针对传统预设性能的性能边界后期收敛速度过慢,导致状态误差约束能力较弱等控制器设计中的局限性,研究了一种改进预设性能的非奇异终端滑模容错控制方法,提出了一种改进的性能函数和改进的误差转换函数,将转换后的误差引入非奇异终端滑容错控制器设计中。同时利用扩张状态观测器对系统未知外界扰动进行精确估计,并将其补偿到控制器中,解决执行机构部分失效问题及抑制弹性影响,以获得可预设的瞬态性能和渐近稳态性能,通过Lyapunov理论分析证明了稳定性。最后通过吸气式高超声速飞行器姿态系统仿真对比实验,验证了所提出容错控制方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 吸气式高超声速飞行器 姿态控制 改进预设性能 滑模控制 容错控制
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空间机器人的预设性能固定时间终端滑模控制
14
作者 雷荣华 艾志鹏 付晓东 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第7期1453-1460,共8页
针对存在不确定参数和外部扰动的刚性空间机器人,本文设计了一个新型的低抖振预设性能固定时间终端滑模控制方法.借助拉格朗日法建立刚性空间机器人的动力学模型,结合模型不确定项及外部扰动项得到系统的混合不确定项.为了保证空间机器... 针对存在不确定参数和外部扰动的刚性空间机器人,本文设计了一个新型的低抖振预设性能固定时间终端滑模控制方法.借助拉格朗日法建立刚性空间机器人的动力学模型,结合模型不确定项及外部扰动项得到系统的混合不确定项.为了保证空间机器人的稳态和瞬态跟踪性能,根据跟踪误差与固定时间预设性能函数构建了系统的误差转换函数.借助误差转换函数,设计了一个固定时间终端滑模面,并据此提出一个新型的低抖振预设性能固定时间终端滑模控制器.根据Lyapunov稳定性理论,证明了该控制器可确保空间机器人跟踪误差全局固定时间收敛,且收敛时间与系统初始状态无关.数值仿真结果验证了所提出控制器的有效性和优越性. 展开更多
关键词 预设性能 固定时间 空间机器人 模型不确定 终端滑模控制
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非线性多智能体系统事件触发预设性能编队控制
15
作者 常茹 刘宇杰 +1 位作者 孙浩杰 董立伟 《计算机工程》 北大核心 2025年第9期110-119,共10页
针对具有全状态约束的非仿射非线性多智能体系统,研究事件触发预设性能编队控制问题。通过构造基于障碍函数的非线性映射技术来解决全状态约束问题,避免控制器设计过程中的可行性条件。引入移位函数处理编队误差,突破预设性能初始条件... 针对具有全状态约束的非仿射非线性多智能体系统,研究事件触发预设性能编队控制问题。通过构造基于障碍函数的非线性映射技术来解决全状态约束问题,避免控制器设计过程中的可行性条件。引入移位函数处理编队误差,突破预设性能初始条件的限制。设计事件触发预设性能编队控制器,使智能体能够在预定的时间内形成给定的编队形状,并在之后始终保持队形,同时有效地减少控制器到执行器的信号传输次数。利用Lyapunov稳定性分析证明了系统所有信号都是半全局一致最终有界的,并采用理论分析排除了Zeno行为发生的可能性。数值仿真结果验证了所提控制方法的有效性。 展开更多
关键词 多智能体系统 事件触发 预设性能 状态约束 自适应控制
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在轨操控航天器超近距离逼近的预设性能控制与地面试验
16
作者 王培基 张宪亮 +2 位作者 岳程斐 马广富 吴伟仁 《宇航学报》 北大核心 2025年第8期1612-1620,共9页
航天器在轨服务任务中,在轨操控航天器首先需要实现对目标航天器的超近距离逼近。在近距离逼近过程中,需要满足目标逼近的有限时间需求、超近距离下的高精度相对位置维持与姿态协同,以及全流程的避撞约束。针对这些控制需求和避撞约束,... 航天器在轨服务任务中,在轨操控航天器首先需要实现对目标航天器的超近距离逼近。在近距离逼近过程中,需要满足目标逼近的有限时间需求、超近距离下的高精度相对位置维持与姿态协同,以及全流程的避撞约束。针对这些控制需求和避撞约束,提出了一种预设性能控制方法。首先,考虑逼近过程中的姿轨耦合效应,采用对偶四元数构建6自由度姿轨耦合动力学模型;然后,以此为基础设计涵盖有限时间、高精度协同及避撞约束的综合预设性能函数;接着,结合鲁棒控制方法,设计预设性能鲁棒控制器,并推导证明控制器的稳定性;最后,在所搭建的基于大理石气浮平台的在轨操控航天器地面模拟试验系统上,验证所提预设性能控制方法的有效性;与PID控制方法比较,说明了该方法在工程应用中的优势。 展开更多
关键词 在轨操控 超近距离逼近 复杂约束 预设性能控制 地面试验
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基于双积分鲁棒的多自由度液压机械臂预设性能控制
17
作者 郑玉艳 米君杰 沈刚 《液压与气动》 北大核心 2025年第6期102-111,共10页
多自由度液压机械臂存在关节耦合特性强、动力学模型误差大等突出问题,导致控制性能易降级。为实现高精度位姿控制,提出了一种双积分鲁棒预设性能控制器,基于预设性能函数得到转换误差信号,同时限制误差收敛的速率与范围,结合反步法设... 多自由度液压机械臂存在关节耦合特性强、动力学模型误差大等突出问题,导致控制性能易降级。为实现高精度位姿控制,提出了一种双积分鲁棒预设性能控制器,基于预设性能函数得到转换误差信号,同时限制误差收敛的速率与范围,结合反步法设计双积分鲁棒控制器,使匹配与不匹配不确定性得到抑制,提升系统鲁棒性。结合Lyapunov稳定性理论证明系统是半全局稳定的,且所有信号均有界。结果表明,该控制策略显著提升了多自由度液压机械臂关节跟踪精度与误差收敛速率,充分验证了该控制策略的有效性。 展开更多
关键词 液压机械臂 积分鲁棒控制 预设性能函数 电液伺服系统
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表贴式永磁同步电机的预设性能滑模控制
18
作者 王雪 王树波 《探测与控制学报》 北大核心 2025年第2期109-118,共10页
针对具有系统不确定性和外部扰动的永磁同步电机速度跟踪控制问题,提出一种基于改进非线性扩张状态观测器的新型复合滑模控制策略。首先,为了减小抖振,设计了一种基于正切函数的滑模面,并将所提出的混合趋近律嵌入到控制器设计中;其次,... 针对具有系统不确定性和外部扰动的永磁同步电机速度跟踪控制问题,提出一种基于改进非线性扩张状态观测器的新型复合滑模控制策略。首先,为了减小抖振,设计了一种基于正切函数的滑模面,并将所提出的混合趋近律嵌入到控制器设计中;其次,将系统不确定性和外部扰动作为总的扰动,设计了一种改进的非线性扩张状态观测器对其进行估计,并将估计值嵌入到控制器中对其进行补偿;此外,在控制器设计中引入预设性能函数来提高系统的瞬态性能。利用李雅普诺夫函数证明了闭环系统的稳定性,并通过实验验证了所提控制策略的有效性。 展开更多
关键词 永磁同步电机 非线性扩张状态观测器 滑模控制 预设性能控制 混合趋近律
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基于HJI理论的机械臂自适应神经网络预设性能控制
19
作者 邹臣禧 杨迪 +1 位作者 侯晟煜 雷正玲 《电光与控制》 北大核心 2025年第8期103-108,共6页
以机械臂控制为背景,基于HJI(Hamilton-Jacobi Inequality)理论提出了一种自适应神经网络预设性能控制策略。首先,利用带有预设性能函数的非线性变换,将跟踪误差转换为无约束形式,从而使轨迹跟踪误差以用户指定的收敛速率进入预先指定... 以机械臂控制为背景,基于HJI(Hamilton-Jacobi Inequality)理论提出了一种自适应神经网络预设性能控制策略。首先,利用带有预设性能函数的非线性变换,将跟踪误差转换为无约束形式,从而使轨迹跟踪误差以用户指定的收敛速率进入预先指定的范围。其次,采用反步设计法,利用无约束跟踪误差设计虚拟控制律。然后,根据神经网络的万能逼近特性,采用RBF神经网络对模型不确定项进行逼近。最后,根据RBF神经网络提供的估计值与HJI理论设计了一种新颖的预设性能控制方法。通过Lyapunov函数证明了所提轨迹跟踪闭环系统的稳定性,并在双关节机械臂的仿真中验证了该控制方法的有效性。 展开更多
关键词 多关节机械臂 HJI理论 预设性能控制 RBF神经网络 模型不确定项
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滚珠丝杠进给系统改进预设性能无模型自适应滑模控制
20
作者 曲星宇 张爽 彭成坤 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第9期169-182,共14页
滚珠丝杠进给系统(BSFS)作为广泛应用于工业自动化设备的传动机构,受限于模型参数不确定性及机械系统动态特性时变,传统的依赖于模型的控制器难以使其获得良好的定位和跟踪控制性能,为此,提出一种改进预设性能无模型自适应积分终端滑控... 滚珠丝杠进给系统(BSFS)作为广泛应用于工业自动化设备的传动机构,受限于模型参数不确定性及机械系统动态特性时变,传统的依赖于模型的控制器难以使其获得良好的定位和跟踪控制性能,为此,提出一种改进预设性能无模型自适应积分终端滑控制方法。首先,依据无模型自适应控制方法建立了滚珠丝杠进给系统紧格式动态线性化数据模型;其次,引入离散时间扩展状态观测器在线估计并补偿BSFS中存在的复合干扰。在此基础上,设计一种改进的预设性能函数和误差转换函数,构造了确保系统有限时间收敛的积分终端滑模面,并引入随滑模函数值变化自适应调整切换增益的离散趋近律,从而实现无模型、低复杂度且高性能的控制目标;再次,通过引入响应曲面法,分析了所设计的控制器参数对于系统的收敛速度和稳态精度的影响。通过实验验证所提策略能够定量约束BSFS跟踪及定位误差,在削弱抖振及提高系统抗干扰能力的同时保证系统误差快速收敛。 展开更多
关键词 滚珠丝杠进给系统 预设性能 无模型自适应 积分终端滑模控制 响应曲面法
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