多关节移动机械臂系统的快速终端滑模控制 被引量：4

1

作者 彭伟 雷辉 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2021年第10期79-84,共6页

为了实现多关节移动机械臂系统在机械摩擦和模型误差等干扰下的精确控制,提出了快速终端滑模控制方法。首先建立了移动机械臂系统动力学和运动学模型,然后设计了运动环控制律,并将移动机械臂系统的运动指令转换为动力指令,最后针对动力... 为了实现多关节移动机械臂系统在机械摩擦和模型误差等干扰下的精确控制,提出了快速终端滑模控制方法。首先建立了移动机械臂系统动力学和运动学模型,然后设计了运动环控制律,并将移动机械臂系统的运动指令转换为动力指令,最后针对动力环设计了快速终端滑模控制律,并通过自适应神经网络进行干扰估计,实现了对多关节移动机械臂系统的精确控制。仿真实验结果表明,提出的方法具有更好的快速性和准确性,移动平台的最大跟踪误差仅为0.8 cm,关节末端的最大跟踪误差仅为0.3 cm,干扰估计的最大误差为0.2 N·m,控制效果和精度均得到了明显的提升。 展开更多

关键词 多关节移动机械臂系统 机械摩擦 模型误差 快速终端滑模控制 干扰估计

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基于模糊协同交互型观测器的柔性关节机械臂信息物理融合系统的安全控制

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作者 黄鑫 畅晨旭 +1 位作者 肖舒怡 李小杭 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2487-2498,共12页

本文研究了柔性关节机械臂信息物理融合系统(Cyber-physical systems,CPS)在传感器测量和执行器输入受到网络攻击时的安全控制问题.首先,用T-S模糊模型描述柔性关节机械臂CPS,描述后的模型可能存在不可测量或可测量但受传感器攻击影响... 本文研究了柔性关节机械臂信息物理融合系统(Cyber-physical systems,CPS)在传感器测量和执行器输入受到网络攻击时的安全控制问题.首先,用T-S模糊模型描述柔性关节机械臂CPS,描述后的模型可能存在不可测量或可测量但受传感器攻击影响的前件变量(Premise variables,PVs),这些PVs直接用于构建模糊控制器会影响控制器的控制效果.因此,提出一类模糊协同交互观测器来构造新的、可靠的、可利用的PVs.同时,该观测器能够与包含攻击估计误差(Attack estimation error,AEE)信息的辅助系统进行协同交互.与已有结果相比,所提出的观测器通过协同交互结构,充分利用了AEE信息,提高了攻击信号的重构精度.在此基础上,提出了一种具有攻击补偿结构的安全控制方案,从而消除了传感器和执行器攻击对柔性关节机械臂CPS性能的影响.仿真结果验证了所提出的安全控制方案的有效性. 展开更多

关键词 柔性关节机械臂 信息物理融合系统 网络攻击 T-S模糊模型 协同交互型观测器 安全控制

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非结构环境下机械臂各关节自动控制系统设计 被引量：2

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作者 张苑农 张小凤 《现代电子技术》 北大核心 2017年第11期172-175,共4页

为了使机械臂给工业企业带来更多利益,以智能化、低成本、小质量和高安全性能为目的,设计非结构环境下机械臂各关节自动控制系统。依据系统性能设计标准,为机械臂的肩膀、手肘和手腕处分别分配2DOF的自由度,给出机械臂D-H参数,并为各关... 为了使机械臂给工业企业带来更多利益,以智能化、低成本、小质量和高安全性能为目的,设计非结构环境下机械臂各关节自动控制系统。依据系统性能设计标准,为机械臂的肩膀、手肘和手腕处分别分配2DOF的自由度,给出机械臂D-H参数,并为各关节设计合适的电机来实现机械臂运动。在系统的FPGA中写入控制算法,使用主控芯片对不同关节处FPGA的控制算法进行融合,确定机械臂运动方案并下达控制指令,通过构造2.5D环境地图感知非结构环境,完善控制指令。从实验结果中可以看出所设计系统的关节轨迹优化能力强。 展开更多

关键词 非结构环境 机械臂 关节 自动控制 系统设计

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基于未知系统动态估计器的柔性关节机械臂funnel控制 被引量：1

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作者 陈强 顾贤拥 +2 位作者 南余荣 丁科新 战猛 《高技术通讯》 CAS 2022年第1期66-76,共11页

针对带有模型不确定和外部干扰的柔性关节机械臂,提出一种基于未知系统动态估计器的funnel控制方法。基于低通滤波器设计未知系统动态估计器,用于估计模型不确定和外部干扰,该估计器结构简单,仅有一个可调参数。构造带有时变约束边界的... 针对带有模型不确定和外部干扰的柔性关节机械臂,提出一种基于未知系统动态估计器的funnel控制方法。基于低通滤波器设计未知系统动态估计器,用于估计模型不确定和外部干扰,该估计器结构简单,仅有一个可调参数。构造带有时变约束边界的新型funnel变量,保证系统跟踪误差被限制在预先设定的边界内,进而改善系统瞬态性能。在此基础上,设计反演控制器,保证系统输出快速准确跟踪期望轨迹。为避免传统反演法中的“微分爆炸”问题,设计跟踪微分器逼近虚拟控制律导数。并给出数值仿真对比验证本文所提方法的有效性。 展开更多

关键词 柔性关节机械臂 未知系统动态估计器 funnel控制 跟踪微分器 输出约束

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一种基于不同移动系统的农业采摘装置的设计

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作者 韩廷威 王艺蒙 《南方农机》 2025年第S1期86-88,135,共4页

随着农业生产的现代化进程不断推进,智能化农业设备在提升采摘效率和降低劳动力成本方面发挥着越来越重要的作用。为了有效应对复杂的农业环境,提升作业效率并减少对人工劳动力的依赖。文章提出了一种基于不同移动系统的农业采摘装置设... 随着农业生产的现代化进程不断推进,智能化农业设备在提升采摘效率和降低劳动力成本方面发挥着越来越重要的作用。为了有效应对复杂的农业环境,提升作业效率并减少对人工劳动力的依赖。文章提出了一种基于不同移动系统的农业采摘装置设计方案,即可应用于农业生产日常巡检、采摘环节的小型农业采收自动化设备,配备了不同类型的移动系统,同时搭载了智能视觉识别系统、机械臂和导航技术。该农业采摘设备旨在适应不同地形和作物特性,提高农业采摘的自动化和智能化水平,具有良好的功能拓展能力。 展开更多

关键词 农业采摘 移动系统 智能视觉识别 机械臂

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探析非结构环境下机械臂各关节自动控制系统设计 被引量：3

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作者 李精 朱群峰 《南方农机》 2018年第7期173-173,共1页

基于非结构环境条件下,对机械臂各关节自动控制系统设计相关内容,做了简单的论述。设计非结构环境下机械臂各关节自动化控制系统,能够提高机器的智能化水平,提高操作的安全性,增强机械设备的整体性能,为企业创造更多的效益。

关键词 非结构环境 机械臂 各关节 自动控制系统

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空间机械臂关节零部件对关节总刚度的影响分析 被引量：7

7

作者 危清清 王耀兵 刘志全 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期76-81,共6页

大型空间机械臂关节用大传动比多级行星齿轮传动的复杂性给刚度分析和减小质量都带来了困难,用传统的有限元法进行关节刚度分析还需解决复杂的建模问题。文章针对上述问题,采用集中参数法和刚度串联原理建立了复杂传动系统关节等效刚度... 大型空间机械臂关节用大传动比多级行星齿轮传动的复杂性给刚度分析和减小质量都带来了困难,用传统的有限元法进行关节刚度分析还需解决复杂的建模问题。文章针对上述问题,采用集中参数法和刚度串联原理建立了复杂传动系统关节等效刚度的计算模型,分析了各级齿轮扭转刚度对关节总扭转刚度的影响,为空间机械臂大传动比关节的轻量化高刚度优化设计提供了技术途径。 展开更多

关键词 空间机械臂 关节 传动系统 刚度 航天器

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基于关节位置约束的冗余机械臂协调控制误差仿真研究 被引量：5

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作者 卢振生 马薇 《机床与液压》 北大核心 2020年第13期147-151,共5页

针对冗余机械臂关节位置约束问题,设计了冗余机械臂关节位置控制策略,在不同条件下对机械臂运动效果进行仿真验证。建立冗余机械臂简图模型,通过雅可比矩阵推导机械臂运动方程式。分析机械臂优先级任务体系构造,比较冗余机械臂在不同优... 针对冗余机械臂关节位置约束问题,设计了冗余机械臂关节位置控制策略,在不同条件下对机械臂运动效果进行仿真验证。建立冗余机械臂简图模型,通过雅可比矩阵推导机械臂运动方程式。分析机械臂优先级任务体系构造,比较冗余机械臂在不同优先级条件下的极限状态,引入了机械臂监控系统。设置机械臂仿真环境,采用MATLAB软件对机械臂运动进行仿真。结果表明:机械臂2个关节都违背了极限限制;监控系统在保证关节位置规避限制的同时,会导致路径跟踪误差较大。但是,路径跟随误差不会影响所需的相对末端效应器运动,能够保持末端执行器的相对运动,保证抓取对象的稳定性;证明了冗余机械臂控制器的有效性。采用该策略避免了运动过程中的机械臂关节的限制,能够实现机械臂抓取物体的路径跟踪功能。 展开更多

关键词 冗余机械臂 监控系统 关节限制 雅可比矩阵 误差

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双柔性机械臂伺服系统PI控制策略 被引量：10

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作者 李小彭 周赛男 +1 位作者 尹猛 樊星 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期642-650,659,共10页

柔性机械臂系统中的负载柔性、关节柔性会导致输出转速波动,故使用PI控制策略对伺服系统进行控制.根据连续体振动理论和拉格朗日方程建立同时考虑负载和关节两种柔性的动力学模型,并分析了两种柔性对系统传动特性的影响.使用Arnoldi方... 柔性机械臂系统中的负载柔性、关节柔性会导致输出转速波动,故使用PI控制策略对伺服系统进行控制.根据连续体振动理论和拉格朗日方程建立同时考虑负载和关节两种柔性的动力学模型,并分析了两种柔性对系统传动特性的影响.使用Arnoldi方法对传递函数进行降阶,并对降阶误差进行评价.采用极点配置方法设计控制器参数,讨论了极点阻尼系数、自然频率等对系统动态特性的影响.最后进行双柔性机械臂的仿真分析和转动控制实验,结果表明:适当调整控制器参数可以有效减弱柔性机械臂伺服传动系统末端的转速波动,进而抑制机械谐振现象,使系统趋于稳定. 展开更多

关键词 双柔性机械臂 伺服传动系统 关节柔性 负载柔性 极点配置

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多关节式测量机械臂研究 被引量：1

10

作者 宗志坚 高群 +1 位作者 刘忠途 潘伟华 《机械设计与制造》 北大核心 2008年第3期159-161,共3页

介绍了一种用于三维数据测量的随动多关节型机械臂。在分析了该系统工作原理、系统组成的基础上,给出了机器人本体、数字采集电路、标定算法与数据处理等各部分的具体设计。

关键词 机械臂 关节式 测量系统

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基于非回归矩阵的移动机械臂的自适应控制

11

作者 吴玉香 胡跃明 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第21期217-219,共3页

针对非完整移动机械臂系统的输出跟踪问题,在系统的惯性参数及未建模动态未知的情况下,根据动力学方程的性质,为其设计了基于非回归矩阵的自适应控制律。将其用于一类非完整移动机械臂的输出跟踪控制,仿真结果验证了所提出控制方法的正... 针对非完整移动机械臂系统的输出跟踪问题,在系统的惯性参数及未建模动态未知的情况下,根据动力学方程的性质,为其设计了基于非回归矩阵的自适应控制律。将其用于一类非完整移动机械臂的输出跟踪控制,仿真结果验证了所提出控制方法的正确有效性。 展开更多

关键词 非完整约束 移动机械臂 不确定非线性系统 自适应控制

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漂浮基空间机械臂姿态、关节协调运动的模糊小波神经网络控制

12

作者 黄登峰 陈力 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期821-828,共8页

讨论了本体姿态受控、位置不受控制的漂浮基空间机械臂系统协调运动的动力学控制问题.根据系统位置几何关系、动量守恒关系和第二类拉格朗日方程,建立漂浮基空间机械臂系统的动力学方程.在此基础上,针对系统参数未知的情况,设计了一种... 讨论了本体姿态受控、位置不受控制的漂浮基空间机械臂系统协调运动的动力学控制问题.根据系统位置几何关系、动量守恒关系和第二类拉格朗日方程,建立漂浮基空间机械臂系统的动力学方程.在此基础上,针对系统参数未知的情况,设计了一种采用小波基函数作为模糊隶属度函数的模糊神经网络控制器,以控制空间机械臂的本体姿态和机械臂两关节铰协调地完成各自在关节空间的期望运动.其特点是不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性函数关系,甚至不需要知道系统参数;而且网络权值是采用反向传播算法根据误差进行在线学习,使模糊神经网络获得更强的自学习和自适应能力,同时也节省了离线学习的时间.系统数值仿真的结果证实上述控制方案是行之有效的. 展开更多

关键词 漂浮基空间机械臂系统 模糊小波神经网络 协调运动 关节空间

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一种改进差分进化算法的单关节机械臂控制方法 被引量：11

13

作者 陈晓彤 祁文哲 +2 位作者 孟建军 李德仓 胥如迅 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第7期38-41,47,共5页

针对差分进化算法控制下机械臂控制系统运动轨迹精度不高问题,提出一种改进差分算法的机械臂控制方法。以单关节机械臂为研究对象,通过假设单关节机械臂摆线运动方程,采用比例微分控制律进行实际轨迹跟踪,优化轨迹中控制系统所消耗的能... 针对差分进化算法控制下机械臂控制系统运动轨迹精度不高问题,提出一种改进差分算法的机械臂控制方法。以单关节机械臂为研究对象,通过假设单关节机械臂摆线运动方程,采用比例微分控制律进行实际轨迹跟踪,优化轨迹中控制系统所消耗的能量,进而得到一组最优的离散值;对其偏差值使用三次样条插值法,从而得到机械臂实际最优轨迹。仿真结果表明,改进差分算法比传统差分算法处理所得结果误差普遍缩小了0.15%,且机械臂运动能耗较低。 展开更多

关键词 单关节机械臂 控制系统 改进差分算法 轨迹跟踪 三次样条插值法

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柔性关节机械臂最优控制方法研究 被引量：13

14

作者 崔士鹏 孙永军 +1 位作者 刘伊威 刘宏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期119-130,共12页

为了更好地利用柔性关节机械臂的固有柔顺性,使机械臂具有更佳的运动性能,将障碍函数法同迭代线性二次型调节(ILQR)算法相结合,提出了改进型ILQR算法,来处理受物理约束限制的柔性关节机械臂的最优控制问题,并通过KKT条件系统地证明了改... 为了更好地利用柔性关节机械臂的固有柔顺性,使机械臂具有更佳的运动性能,将障碍函数法同迭代线性二次型调节(ILQR)算法相结合,提出了改进型ILQR算法,来处理受物理约束限制的柔性关节机械臂的最优控制问题,并通过KKT条件系统地证明了改进型ILQR算法的收敛性;采用PD方法对电机端进行控制,使电机端动力学模型转化为二阶临界阻尼系统,将电机端运动轨迹约束转化为控制量上下界约束,并通过模型参数嵌入到电机端动力学模型当中,从而减少了最优控制系统中软约束的数量,建立了易于改进型ILQR算法求解的数学模型;对不同类型的柔性关节机械臂最优控制问题进行求解,仿真结果表明:所提出的改进型ILQR算法可实现受物理约束限制的柔性关节机械臂的最优控制,并可利用其固有柔顺性提高机械臂的运动性能。 展开更多

关键词 物理约束 柔性关节机械臂 障碍函数法 迭代线性二次型调节 二阶临界阻尼系统

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随机激励下单杆柔性关节机械臂的建模与控制 被引量：7

15

作者 刘振国 武玉强 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1105-1110,共6页

机械系统如移动机器人、机械臂等在运动过程中通常会受到随机干扰.针对随机激励下单连杆柔性机械臂的数学建模和控制问题,目前还没有相关的研究.本文引入随机干扰,建立了一个具有未知参数的随机动力学模型.然后通过坐标变换,将该模型化... 机械系统如移动机器人、机械臂等在运动过程中通常会受到随机干扰.针对随机激励下单连杆柔性机械臂的数学建模和控制问题,目前还没有相关的研究.本文引入随机干扰,建立了一个具有未知参数的随机动力学模型.然后通过坐标变换,将该模型化成一个4阶系统.在此基础上,结合自适应理论,动态面方法和Lyapunov方法,设计了一种新的控制器.这种控制器有效地避免了传统方法中的过参数估计和复杂性爆炸的问题,同时可以保证跟踪误差在均方意义下任意小,且闭环系统的所有信号依概率有界.最后通过一个仿真例子验证了本文理论的有效性. 展开更多

关键词 自适应系统 柔性关节机械臂 随机扰动 位置跟踪 动态面控制

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基于MACSF的移动机械臂振动抑制轨迹规划方法 被引量：5

16

作者 邵继升 李团结 +3 位作者 宁宇铭 张琰 李刚 姚聪 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期787-792,834,共7页

为满足移动机械臂高精度、低抖动的作业需求,提出一种基于修正非对称组合正弦函数(modified asymmetry combined sine function,简称MACSF)的振动抑制轨迹规划方法。首先,针对传统非对称组合正弦函数(asymmetry combined sine function... 为满足移动机械臂高精度、低抖动的作业需求,提出一种基于修正非对称组合正弦函数(modified asymmetry combined sine function,简称MACSF)的振动抑制轨迹规划方法。首先,针对传统非对称组合正弦函数(asymmetry combined sine function,简称ACSF)存在加速度突变、启停阶段不稳定等问题,以驱动函数加加速度连续平滑为目标,采用改进型组合正弦函数设计加加速度时间窗口中的加速阶段和减速阶段,以降低移动机械臂的关节力矩波动;其次,通过叠加组合方法求出满足约束条件的通用型驱动函数;最后,基于机器人操作系统(robot operating system,简称ROS)搭建移动机械臂抑振算法验证平台,并使用该平台在样机场景下进行了一系列实验验证。结果表明,MACSF方法能够有效抑制移动机械臂的瞬态振动和残余振动(动态作业过程中振幅优于1 mm),从而验证了该方法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 移动机械臂 非对称组合正弦函数 轨迹规划 振动抑制 机器人操作系统

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采用模糊小波网络的移动机械臂反步鲁棒控制 被引量：3

17

作者 孙银生 徐瑞丽 +1 位作者 李风雷 姚利娜 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第3期23-27,34,共6页

针对考虑不确定性和电机动态的移动机械臂控制问题,采用模糊小波网络设计了反步鲁棒控制方法。首先建立了移动机械臂和电机的模型,然后设计了自适应观测器作为辅助系统,来准确估计系统状态,同时引入模糊小波网络在线逼近系统不确定性;... 针对考虑不确定性和电机动态的移动机械臂控制问题,采用模糊小波网络设计了反步鲁棒控制方法。首先建立了移动机械臂和电机的模型,然后设计了自适应观测器作为辅助系统,来准确估计系统状态,同时引入模糊小波网络在线逼近系统不确定性;最后在状态估计的基础上提出了反步鲁棒控制律,实现包容不确定性的移动机械臂系统鲁棒控制。MATLAB仿真结果表明:设计的反步鲁棒控制方法具有更快的响应速度和更高的控制精度,在0.45s内即可稳定准确地跟踪控制信号,对轮式平台位移和关节角度的跟踪误差仅为0.05m和0.5°,实现了包容不确定性的高精度控制。 展开更多

关键词 移动机械臂系统 电机动态 不确定性 自适应观测器 模糊小波网络 反步鲁棒控制

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机械臂外力的时延强跟踪Kalman估计与自学习控制 被引量：1

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作者 淡乾川 崔凤坤 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第4期308-313,共6页

为了提高机械臂与环境交互过程中的接触力估计精度和关节控制精度,提出了基于时延强跟踪Kalman滤波的接触力估计方法和基于熵-自学习控制网络的关节角位置控制方法。建立了机械臂系统的关节驱动模型和动力学模型;基于时延估计理论,建立... 为了提高机械臂与环境交互过程中的接触力估计精度和关节控制精度,提出了基于时延强跟踪Kalman滤波的接触力估计方法和基于熵-自学习控制网络的关节角位置控制方法。建立了机械臂系统的关节驱动模型和动力学模型;基于时延估计理论,建立了4自由度机械臂系统的时延模型;在Kalman滤波中引入了渐消因子,使估计残差强行正交,从而提出了基于时延强跟踪Kalman的接触力估计方法。以接触力误差和关节位置误差为输入,以关节力矩为输出构建了自学习控制网络,并提出使用熵聚类确定网络结构和参数,从而设计了熵-自学习控制网络。经仿真验证,基于时延强跟踪Kalman的估计误差区间分布小于标准Kalman和文献[12]柔顺控制,且分布密度在0误差处极高;熵-自学习控制网络对期望轨迹的绝对跟踪误差和收敛时间远小于自学习控制网络和变阻抗阻尼控制。仿真结果验证了本文接触力估计方法和角位置控制方法的优越性。 展开更多

关键词 接触力估计 关节控制 强跟踪Kalman滤波 熵-自学习控制 机械臂系统

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存在关节力矩输出死区及外部干扰的漂浮基空间机械臂积分滑模神经网络自适应控制 被引量：2

19

作者 黄小琴 陈力 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期713-718,共6页

探讨了载体位置和姿态都不受控时,漂浮基空间机械臂在带有关节力矩输出死区及外部干扰情况下轨迹跟踪的控制算法设计问题。死区与外部干扰影响系统的跟踪精度与稳定性。为此引入积分型切换函数,减少外部干扰引起的稳态误差,并利用径向... 探讨了载体位置和姿态都不受控时,漂浮基空间机械臂在带有关节力矩输出死区及外部干扰情况下轨迹跟踪的控制算法设计问题。死区与外部干扰影响系统的跟踪精度与稳定性。为此引入积分型切换函数,减少外部干扰引起的稳态误差,并利用径向基函数神经网络逼近动力学方程的未知部分,设计了一种积分滑模神经网络控制方案。控制算法的优点是,在死区斜率与边界参数不确定及最优逼近误差上确界未知的条件下,可以利用最优逼近误差、死区及干扰的补偿项来消除影响。李亚普诺夫稳定性分析证明了闭环系统的稳定性,且轨迹跟踪误差将收敛到0的某个小邻域内。仿真算例证实了该控制算法的有效性,实现了空间机械臂的轨迹跟踪控制。 展开更多

关键词 漂浮基空间机械臂系统 关节力矩输出死区 外部干扰 积分滑模神经网络 轨迹跟踪

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非完整移动机械臂的自适应模糊滑模控制研究 被引量：7

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作者 郑耿峰 《机电工程》 CAS 北大核心 2020年第1期96-102,共7页

针对四轮二连杆非完整移动机械臂的轨迹跟踪问题,设计了一种结合自适应模糊控制和滑模控制的控制策略。首先建立了系统包含未知动力学模型不确定性和外部扰动的动力学控制模型,然后基于反演技术设计了控制器;采用了模糊控制来逼近系统... 针对四轮二连杆非完整移动机械臂的轨迹跟踪问题,设计了一种结合自适应模糊控制和滑模控制的控制策略。首先建立了系统包含未知动力学模型不确定性和外部扰动的动力学控制模型,然后基于反演技术设计了控制器;采用了模糊控制来逼近系统未知时变总体不确定性,并采用了自适应机制动态优化模糊系统控制参数,进一步采用了指数趋近律滑模控制消除模糊逼近误差的影响。研究结果表明:该控制器对系统总体不确定性进行了有效补偿,保证了移动机械臂在复杂不确定环境下的良好轨迹跟踪性能。 展开更多

关键词 轮式移动机械臂 非完整系统 自适应模糊控制 滑模控制 不确定系统

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