固定时间稳定航天器相对轨道悬停控制 被引量：4

1

作者 孙延超 赵文锐 +2 位作者 李传江 李东禹 马广富 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期26-31,共6页

针对航天器相对空间目标的定点悬停控制需求,基于非线性反馈固定时间稳定算法设计了一种闭环悬停控制律.阐述了固定时间稳定的原理,以C-W方程为相对运动模型设计了悬停控制律,可以通过改变相关控制参数来消除初始悬停误差和干扰的影响,... 针对航天器相对空间目标的定点悬停控制需求,基于非线性反馈固定时间稳定算法设计了一种闭环悬停控制律.阐述了固定时间稳定的原理,以C-W方程为相对运动模型设计了悬停控制律,可以通过改变相关控制参数来消除初始悬停误差和干扰的影响,实现对控制效果的调节.结果分析表明,提出的控制律对初始悬停误差收敛速率较快,能够保持长时间、高精度定点悬停,仿真结果验证了方法的有效性. 展开更多

关键词 悬停控制 固定时间稳定 相对轨道 闭环控制 相对轨道控制

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基于新型固定时间稳定方法的一类二阶非线性系统镇定控制

2

作者 邹权 佟明昊 魏凯 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1981-1989,共9页

本文研究了受未知外部扰动侵袭的一类二阶非线性系统的固定时间镇定控制问题.首先,提出了一种新的固定时间稳定方法,并给出了收敛时间及其上界估计值的计算公式.理论分析表明,收敛时间的上界与系统初始状态无关,可由系统参数完全确定.然... 本文研究了受未知外部扰动侵袭的一类二阶非线性系统的固定时间镇定控制问题.首先,提出了一种新的固定时间稳定方法,并给出了收敛时间及其上界估计值的计算公式.理论分析表明,收敛时间的上界与系统初始状态无关,可由系统参数完全确定.然后,基于所提出的固定时间稳定方法设计了新型滑模趋近律和终端滑模面,使得系统状态能够在有界的有限时间内,从任意初始状态收敛至滑模面并沿着滑模面收敛至原点,同时引入了基于系统状态的自适应切换方法,有效避免了终端滑模面导致的奇异问题.最后,通过仿真验证了算法的有效性. 展开更多

关键词 非线性系统 未知外部扰动 固定时间稳定 镇定控制

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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

3

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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基于固定时间滑模控制的桥式起重机抑摆策略 被引量：1

4

作者 王政昊 周乐 郑洪波 《机电工程》 北大核心 2025年第1期153-163,共11页

由于桥式起重机系统的运行环境的原因,起重机运行过程中普遍存在类似机械振动、风力影响等外部干扰。为了提高起重机系统的抗干扰能力和快速响应性能,以二维桥式起重机系统为研究对象,提出了一种鲁棒的基于固定时间滑模控制(FTSMC)的桥... 由于桥式起重机系统的运行环境的原因,起重机运行过程中普遍存在类似机械振动、风力影响等外部干扰。为了提高起重机系统的抗干扰能力和快速响应性能,以二维桥式起重机系统为研究对象,提出了一种鲁棒的基于固定时间滑模控制(FTSMC)的桥式起重机抑摆策略。首先,综合考虑了外部干扰以及导轨与行车之间的动态摩擦特性对桥式起重机动力学的影响,采用拉格朗日动力学方程建立了起重机系统的非线性动力学模型,并对其行车的期望轨迹进行了规划;然后,基于固定时间稳定理论和非奇异快速终端滑模控制策略,设计了新型非线性滑模面和弱抖振控制律,并利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性;最后,通过数值仿真实验验证了FTSMC控制策略的有效性。研究结果表明:在系统参数不确定性、不同载荷率等鲁棒性测试中,FTSMC控制策略能够保证系统的高抗干扰能力和快速响应特性,同时还表现出良好的负载摆动抑制能力;与现有文献中的控制策略相比,FTSMC控制策略可以在9 s内快速抑制负载摆动,抑摆控制时间至少缩短了25.3%;在行车的轨迹跟踪方面,FTSMC控制策略能够在6 s内精确地跟踪期望轨迹,其跟踪速度至少提升了49.3%。FTSMC策略不仅提高了起重机系统的快速响应性能和抗干扰能力,同时在抑制负载摆动方面也展现了其优越的性能。 展开更多

关键词 起重机械 欠驱动系统 终端滑模控制 固定时间稳定理论 抗干扰能力 快速响应 抖振抑制 桥式起重机

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基于固定时间观测器的网络化控制系统事件触发控制

5

作者 么新鹏 栗剑 +3 位作者 孟祥龙 解冬东 阚欣 孟强 《上海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期746-756,共11页

针对带有不确定性的严格反馈的网络化控制系统,提出一种基于固定时间扰动观测器的动态事件触发通信固定时间反步控制方法.首先,提出一种固定时间稳定的扰动观测器以估计系统中的不确定性;然后,设计一种动态事件触发机制来减少系统的通... 针对带有不确定性的严格反馈的网络化控制系统,提出一种基于固定时间扰动观测器的动态事件触发通信固定时间反步控制方法.首先,提出一种固定时间稳定的扰动观测器以估计系统中的不确定性;然后,设计一种动态事件触发机制来减少系统的通信资源浪费,进而通过补偿不确定性的影响,并考虑事件触发机制对系统的影响,在反步控制框架下设计一种无奇点问题的实际固定时间稳定的控制器;最后,通过数值仿真验证所提出控制方法的有效性. 展开更多

关键词 事件触发通信 网络化控制系统 固定时间稳定性 扰动观测器 反步法

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旋翼飞行机械臂固定时间滑模控制 被引量：3

6

作者 刘宜成 贺嘉辣 严文 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第1期69-76,共8页

针对旋翼飞行机械臂轨迹跟踪控制中的不确定性和扰动问题,提出了一种基于固定时间滑模观测器的滑模控制算法。首先,在广义坐标系下建立了旋翼飞行机械臂运动学与动力学模型,并设计出固定时间观测器对模型参数不确定性与外部扰动进行估计... 针对旋翼飞行机械臂轨迹跟踪控制中的不确定性和扰动问题,提出了一种基于固定时间滑模观测器的滑模控制算法。首先,在广义坐标系下建立了旋翼飞行机械臂运动学与动力学模型,并设计出固定时间观测器对模型参数不确定性与外部扰动进行估计,通过在滑模中引入分段函数和饱和函数抑制固定时间观测器的抖振,加快其收敛速度。随后,将旋翼飞行机械臂划分为位置、姿态以及机械臂3个子系统,基于固定时间理论,分别对3个子系统设计了新型固定时间滑模控制器,并设计自适应趋近律以抑制滑模控制器的抖振。与传统滑模控制器相比,该控制器具有更快的收敛速度与更好的跟踪性能。利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性。最后通过仿真实验验证了所提算法的有效性,该算法对旋翼飞行机械臂轨迹跟踪控制具有较好效果。 展开更多

关键词 无人机 旋翼飞行机械臂 固定时间观测器 固定时间稳定 轨迹跟踪 动力学建模

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考虑执行器非线性的固定时间全局预设性能车辆队列控制 被引量：4

7

作者 高振宇 孙振超 郭戈 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期320-333,共14页

针对含有执行器非线性的车辆队列控制系统,提出一种固定时间全局预设性能控制(Global prescribed performance control, GPPC)控制方法.首先,设计一种平滑等效变换,在同一框架下解决死区及饱和问题,同时消除执行器非线性固有拐点问题.其... 针对含有执行器非线性的车辆队列控制系统,提出一种固定时间全局预设性能控制(Global prescribed performance control, GPPC)控制方法.首先,设计一种平滑等效变换,在同一框架下解决死区及饱和问题,同时消除执行器非线性固有拐点问题.其次,构造两个新型性能函数,并基于此提出一种全局预设性能控制算法,实现如下目标:1)保证跟踪误差在固定时间内收敛到预定稳态区域;2)消除初始误差必须已知的限制;3)减小误差的超调量.然后,基于上述等效变换及预设性能控制算法,设计一种固定时间滑模队列容错控制方案,实现固定时间单车稳定及队列稳定.最后,通过MATLAB仿真实验,验证了所提算法的有效性. 展开更多

关键词 车辆队列 执行器非线性 全局预设性能控制 固定时间稳定

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基于新型扰动观测器的动态面固定时间控制器设计

8

作者 吴中华 郑帅鹏 张建军 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2180-2188,共9页

针对一类具有未知上界的非匹配扰动的非线性严格反馈系统,本文提出一种基于新型扰动观测器的动态面固定时间控制策略.首先,设计新型扰动观测器估计非匹配扰动;其次,通过设计不含分数次幂项的反步固定时间控制器,避免分数次幂项多次求导... 针对一类具有未知上界的非匹配扰动的非线性严格反馈系统,本文提出一种基于新型扰动观测器的动态面固定时间控制策略.首先,设计新型扰动观测器估计非匹配扰动;其次,通过设计不含分数次幂项的反步固定时间控制器,避免分数次幂项多次求导引起奇异问题;结合新型固定时间滤波器,消除反步控制“微分爆炸”现象.李雅普诺夫稳定性分析表明,该方案能够保证系统满足实际固定时间稳定.仿真结果验证了所提控制方案的有效性. 展开更多

关键词 扰动观测器 动态面控制 固定时间稳定 反步控制

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四旋翼巡检无人机固定时间滑模姿态控制

9

作者 吉德志 刘峰 钮建波 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第9期1640-1646,共7页

为了提高突发状况下电力巡检四旋翼无人机快速姿态机动性能,基于积分滑模、齐次理论及固定时间稳定理论,提出了一种四旋翼无人机的固定时间滑模姿态控制方法。首先,基于积分滑模与齐次理论,设计了可固定时间收敛且非奇异的滑模面。随后... 为了提高突发状况下电力巡检四旋翼无人机快速姿态机动性能,基于积分滑模、齐次理论及固定时间稳定理论,提出了一种四旋翼无人机的固定时间滑模姿态控制方法。首先,基于积分滑模与齐次理论,设计了可固定时间收敛且非奇异的滑模面。随后,提出了保证滑模面固定时间收敛的控制器。基于李雅普诺夫稳定性理论与齐次理论,证明了所提闭环系统的固定时间稳定性。相比传统有限时间滑模控制方法,所提出的固定时间滑模控制方法可以保证控制误差的收敛时间受限于固定常数,因此无论在小角度与大角度机动情况下,所提的方法都能够保证控制误差的快速收敛。其次,基于积分滑模的设计,所提出的固定时间滑模控制方法解决了传统终端滑模的奇异问题。最后,通过仿真对比,验证了所提方法的优势。 展开更多

关键词 固定时间稳定 电力巡检 四旋翼无人机 滑模控制

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应用于机器人导航问题的固定时间时变算法

10

作者 王燕飞 张鹏 +1 位作者 代祥光 李慧君 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2024年第S2期154-158,共5页

针对在求解时变优化问题的过程中传统的迭代算法容易产生较大的漂移误差,以及预测矫正算法收敛性能不佳等问题,提出一种基于神经动力学方法的固定时间时变算法。首先,通过对数障碍罚函数法将具有时变目标函数和时变约束函数的时变优化... 针对在求解时变优化问题的过程中传统的迭代算法容易产生较大的漂移误差,以及预测矫正算法收敛性能不佳等问题,提出一种基于神经动力学方法的固定时间时变算法。首先,通过对数障碍罚函数法将具有时变目标函数和时变约束函数的时变优化问题转化为无约束优化问题;其次,引入固定时间稳定性的概念设计算法,用于跟踪时变优化问题的最优解;同时,通过李雅普诺夫理论证明了所提算法的收敛性和固定时间稳定性。与有限时间收敛算法相比,所提算法能在固定时间内收敛到时变问题的最优解,且收敛时间与系统的初始值无关。数值仿真实验结果表明:所提算法能在约0.5 s之前追踪到时变优化问题的最优解且收敛精度保持在10^(-5)以下。与预测矫正算法相比,所提算法在保持良好的收敛精度的同时,收敛时间缩短了约0.3 s。将所提算法应用到2组机器人导航实验中,实验结果表明:所提算法能在不同初始条件下实现移动机器人的实时避障和导航。 展开更多

关键词 时变优化 神经动力学方法 固定时间稳定性 李雅普诺夫理论 机器人导航

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四旋翼飞行器的固定时间轨迹跟踪控制 被引量：4

11

作者 王宏 刘宜成 +2 位作者 涂海燕 熊宇航 陈杰 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2022年第5期77-82,共6页

针对具有外界干扰和自身建模不确定性的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题,提出一种新型固定时间收敛的反演跟踪控制算法。首先,使用二阶固定时间干扰观测器对内外部混合扰动进行估计得到扰动估计值;然后,根据四旋翼飞行器的平移运动学和旋... 针对具有外界干扰和自身建模不确定性的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题,提出一种新型固定时间收敛的反演跟踪控制算法。首先,使用二阶固定时间干扰观测器对内外部混合扰动进行估计得到扰动估计值;然后,根据四旋翼飞行器的平移运动学和旋转运动学设计了可以保证位置与姿态子系统固定时间稳定收敛的新型控制器,使用固定时间命令滤波器避免了传统反演控制中的“微分爆炸”问题,设计误差补偿系统来减小滤波器误差对系统的影响,并利用Lyapunov稳定理论证明了系统的稳定性;最后,通过Matlab仿真验证了所设计方法的有效性和优越性。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 轨迹跟踪控制 反演法 固定时间干扰观测器 固定时间稳定 命令滤波器

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考虑输入受限的高超声速飞行器非奇异固定时间自适应切换控制 被引量：4

12

作者 董泽洪 李颖晖 +2 位作者 吕茂隆 李哲 裴彬彬 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1476-1488,共13页

考虑了高超声速飞行器输入饱和、气动参数不确定性以及跟踪误差收敛速率慢等问题,设计了一种抗输入饱和非奇异固定时间自适应切换控制策略。首先将高超声速飞行器纵向动力学模型分解为速度子系统和高度子系统,然后分别设计非奇异固定时... 考虑了高超声速飞行器输入饱和、气动参数不确定性以及跟踪误差收敛速率慢等问题,设计了一种抗输入饱和非奇异固定时间自适应切换控制策略。首先将高超声速飞行器纵向动力学模型分解为速度子系统和高度子系统,然后分别设计非奇异固定时间跟踪控制器。为解决传统固定时间控制器中存在的奇异值问题,设计了一种新的可微切换函数,该函数以跟踪误差为判定量对控制律进行切换,保证了虚拟控制律的可微性以及反步设计的可行性。针对高超声速飞行器的输入饱和问题,设计了一种固定时间辅助误差补偿系统,将补偿信号的误差收敛速度由指数收敛提高到固定时间收敛。而后,利用Lyapunov定理证明了速度跟踪误差和高度跟踪误差以及逼近器的估计误差在固定时间内收敛至原点的任意小邻域内。最后,通过仿真验证了所提控制器的有效性及优越性。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 固定时间稳定 输入饱和 非奇异切换控制 神经网络

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不连续驱动-响应网络的固定与预定时间同步 被引量：1

13

作者 李兴瑞 肖玉柱 +3 位作者 宋学力 赵楠楠 史东鑫 单美华 《深圳大学学报（理工版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期709-718,共10页

研究具有不连续激活函数的驱动-响应网络固定时间与预定时间同步问题.针对不连续系统,通过比较原理和变量代换推导更精确的固定时间稳定性定理,并设计不含线性项的固定时间同步控制器与控制增益有限的预定时间同步控制器.基于所提出的... 研究具有不连续激活函数的驱动-响应网络固定时间与预定时间同步问题.针对不连续系统,通过比较原理和变量代换推导更精确的固定时间稳定性定理,并设计不含线性项的固定时间同步控制器与控制增益有限的预定时间同步控制器.基于所提出的定理与控制器,结合不连续微分方程理论,分别得到实现网络固定时间同步与预定时间同步的充分条件.预定同步时间可根据实际情况预先指定,与系统初始值及控制器参数无关.数值模拟结果验证了稳定性定理的正确性与同步时间估计的准确性. 展开更多

关键词 应用数学 复杂网络 固定时间稳定性 不连续激活函数 固定时间同步 预定时间同步

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考虑落角约束和气动不确定性的固定时间制导控制一体化设计方法

14

作者 胡诚伟 韦悠 汪学平 《弹箭与制导学报》 北大核心 2023年第4期98-104,共7页

文中研究落角约束和气动不确定性条件下的机动目标制导控制一体化设计问题。首先,将目标的加速度和气动不确定性考虑为有界的外部扰动。其次,将典型的反步法与动态曲面控制技术相结合,提出了一种固定时间滑模控制方法来解决制导控制一... 文中研究落角约束和气动不确定性条件下的机动目标制导控制一体化设计问题。首先,将目标的加速度和气动不确定性考虑为有界的外部扰动。其次,将典型的反步法与动态曲面控制技术相结合,提出了一种固定时间滑模控制方法来解决制导控制一体化设计问题,并通过引入固定时间微分器有效避免反步法中存在的“微分膨胀”问题。然后,借助于固定时间稳定性理论对闭环系统进行了稳定性分析,表明所提方法能够使所有误差信号在任意初始条件下实现半全局固定时间一致最终有界稳定。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 制导控制一体化设计 落角约束 机动目标拦截 固定时间稳定性 气动不确定性

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考虑攻击时间及空间角度约束的三维自适应滑模协同制导律设计 被引量：9

15

作者 王雨辰 王伟 +3 位作者 林时尧 杨婧 王少龙 尹瞾 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2778-2790,共13页

面向三维场景下的多导弹协同攻击机动目标问题,基于固定时间稳定理论和自适应滑模控制理论,设计考虑时间及空间约束的分布式协同制导律。在弹目视线方向上,基于固定时间一致性理论提出一种改进型自适应鲁棒协同制导律,驱动弹群以期望的... 面向三维场景下的多导弹协同攻击机动目标问题,基于固定时间稳定理论和自适应滑模控制理论,设计考虑时间及空间约束的分布式协同制导律。在弹目视线方向上,基于固定时间一致性理论提出一种改进型自适应鲁棒协同制导律,驱动弹群以期望的攻击时刻协同拦截机动目标,并避免滑模固有的抖振问题;考虑视线法向的空间约束,基于固定时间非奇异终端滑模控制理论设计一种鲁棒自适应滑模制导律,在实现终端碰撞角约束的同时避免弹群间碰撞。通过Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的固定时间稳定性。仿真结果表明:所设计三维协同制导律可以有效控制多发导弹在期望攻击时刻同时打击机动目标,并以期望的终端角度攻击目标。 展开更多

关键词 分布式协同制导 固定时间稳定理论 时间及空间角度约束 自适应滑模 机动目标

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基于自适应扰动观测器的旋转弹神经网络过载驾驶仪设计 被引量：1

16

作者 王伟 杨婧 +2 位作者 南宇翔 李俊辉 王雨辰 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3841-3855,共15页

旋转弹在飞行过程中受多种干扰的影响,包括跨域飞行气动参数剧烈变化引起的模型不确定性以及飞行过程中受到的外部扰动。为了解决高动态飞行环境中双通道旋转弹的鲁棒控制问题,基于轨迹线性化控制方法,设计伪逆反馈控制器。采用径向基... 旋转弹在飞行过程中受多种干扰的影响,包括跨域飞行气动参数剧烈变化引起的模型不确定性以及飞行过程中受到的外部扰动。为了解决高动态飞行环境中双通道旋转弹的鲁棒控制问题,基于轨迹线性化控制方法,设计伪逆反馈控制器。采用径向基函数神经网络,设计自适应前馈补偿控制器,有效实现对模型不确定性的精确逼近。将神经网络逼近误差和外部扰动处理为总扰动,并基于固定时间稳定理论设计一种自适应扰动观测器,实现对总扰动的精确估计及补偿。通过Lyapunov理论,严格证明了闭环系统的最终一致有界性。通过数值仿真验证了所设计方法的有效性。 展开更多

关键词 旋转弹 双通道控制 径向基函数神经网络 自适应扰动观测器 固定时间稳定理论

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空间机器人自适应固定时间预设性能轨迹跟踪控制

17

作者 高升 张伟 +1 位作者 郭延宁 李正 《宇航学报》 2025年第10期2079-2090,共12页

针对姿态可控的自由飞行空间机器人轨迹跟踪控制问题,提出一种基于自适应神经网络的固定时间预设性能控制方法。首先,建立同时考虑建模不确定性、外部干扰以及输入饱和非线性的系统动力学模型;然后,提出了一种改进的预设性能函数,并将... 针对姿态可控的自由飞行空间机器人轨迹跟踪控制问题,提出一种基于自适应神经网络的固定时间预设性能控制方法。首先,建立同时考虑建模不确定性、外部干扰以及输入饱和非线性的系统动力学模型;然后,提出了一种改进的预设性能函数,并将其与非奇异终端滑模控制架构相结合,设计自适应固定时间预设性能控制器并采用RBF神经网络逼近系统的复合不确定项;接着,利用Lyapunov稳定性理论证明了轨迹跟踪误差始终满足规定的性能边界,且可在固定时间内收敛到以原点为中心的小区域内;最后,结合仿真实例验证了所提控制方法的有效性与优越性。 展开更多

关键词 空间机器人 预设性能约束 固定时间稳定 自适应神经网络 轨迹跟踪控制

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