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基于未知动态估计器的下肢外骨骼漏斗控制
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作者 宋鹏 张文豪 +1 位作者 武明英 冯博琳 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期345-351,共7页
针对下肢外骨骼在运动控制中由于不可测干扰导致的暂稳态收敛性能恶化问题,提出了一种基于未知动态估计器的下肢外骨骼漏斗控制方法。在干扰辨识与补偿方面,将摩擦干扰、外部环境干扰和参数不确定性视为总体干扰,通过对系统可测状态进... 针对下肢外骨骼在运动控制中由于不可测干扰导致的暂稳态收敛性能恶化问题,提出了一种基于未知动态估计器的下肢外骨骼漏斗控制方法。在干扰辨识与补偿方面,将摩擦干扰、外部环境干扰和参数不确定性视为总体干扰,通过对系统可测状态进行滤波操作,结合不变流形定理构造了未知动态估计器(USDE),实现了系统扰动的在线估计。在暂稳态收敛性能约束方面,通过在髋膝关节控制回路设计漏斗变量,保证了跟踪误差暂稳态收敛特性的先验调节,并利用Lyapunov理论分析了所提控制方法的稳定性。仿真对比及计算结果表明:与传统自抗扰控制方法(ADRC)相比,所提方法下髋膝关节维持着与ADRC相似的控制量消耗,但稳态跟踪精度可达0.0054、0.0072,相比ADRC下的0.0574、0.0333大幅提升,且所提方法暂态收敛时间缩短近一倍。 展开更多
关键词 未知动态估计器 轨迹跟踪 漏斗控制 下肢外骨骼
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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 funnel控制 跟踪微分 输出约束
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全状态约束的固定时间电液伺服控制方法
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作者 李智溢 张聪 +2 位作者 姜思远 杨博翔 赵博 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第4期218-224,共7页
电液伺服系统应用广泛,设计强抗扰、高安全的伺服控制方法,对应对复杂工况具有重要意义。首先,以误差为状态,重构电液系统动力学模型,将状态约束问题转换为误差约束问题。其次,设计误差型未知动态估计器,在估计和补偿未知动态之余,同步... 电液伺服系统应用广泛,设计强抗扰、高安全的伺服控制方法,对应对复杂工况具有重要意义。首先,以误差为状态,重构电液系统动力学模型,将状态约束问题转换为误差约束问题。其次,设计误差型未知动态估计器,在估计和补偿未知动态之余,同步解算虚拟控制量导数。其固有的低通滤波特性,能自然规避控制器设计中的微分爆炸隐患。然后,提出基于时变正割型障碍Lyapunov函数的固定时间控制律,确保系统误差在固定时间内收敛于零点邻域,且始终被限制在预设边界内。最后,通过仿真实验,证实所提控制方法具有高精度、高动态、高安全、强抗扰的显著优势。 展开更多
关键词 电液伺服系统 全状态约束 固定时间 未知动态估计器
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基于UDE的掘进机器人非奇异终端滑模控制 被引量:1
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作者 张国泰 沈刚 +1 位作者 汤裕 李翔 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期790-801,共12页
随着科学技术的不断进步,煤矿悬臂式掘进机正朝着自动化、少人化、智能化的方向发展。巷道断面成形是悬臂式掘进机的一个主要任务,针对煤矿掘进机器人截割头轨迹控制易受外界未知干扰、系统非线性以及参数不确定性等因素影响,提出一种... 随着科学技术的不断进步,煤矿悬臂式掘进机正朝着自动化、少人化、智能化的方向发展。巷道断面成形是悬臂式掘进机的一个主要任务,针对煤矿掘进机器人截割头轨迹控制易受外界未知干扰、系统非线性以及参数不确定性等因素影响,提出一种基于未知动态估计器(Unknown Dy-namic Estimator,UDE)的非奇异终端滑模控制方法。首先,考虑液压驱动部分建立了掘进机截割电液驱动系统的3阶非线性严反馈状态空间模型。其次,利用有限时间状态收敛的超螺旋滑模微分器估计系统的未知速度状态,基于低通滤波器设计UDE估计系统的非匹配项集总不确定性,并采用非奇异终端滑模面和幂指数趋近律设计快速终端滑模控制律,对UDE观测的系统扰动进行实时前馈补偿可有效缓解传统滑模控制存在的控制器抖振问题。同时为降低高阶虚拟控制量导数计算复杂度,引入指令滤波技术,并采用高增益鲁棒反馈抑制系统匹配项扰动,利用李雅普诺夫准则证明闭环系统的稳定性。最后,利用搭建的掘进机器人样机开展实验验证。试验结果表明:在跟踪阶跃信号、0.1 Hz正弦信号以及混频信号时,所提出的控制方法相较传统的PI控制跟踪误差的平均值分别降低了61.60%、66.51%、66.27%,跟踪误差的均方根值分别降低了54.00%、64.53%、61.90%,可有效地抑制系统的多源不确定性扰动,进而实现掘进机器人截割系统的高精度位置控制与动态快速响应。 展开更多
关键词 掘进机 轨迹跟踪 电液伺服控制 非奇异快速终端滑模 未知动态估计器
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含未知干扰的非对称欠驱动无人艇轨迹跟踪
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作者 张宗鑫 杨春曦 +1 位作者 杨健全 李岩田 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第12期2185-2191,共7页
针对含有集总不确定项的非对称欠驱动无人艇(unmanned surface vehicle, USV)高精度轨迹跟踪控制问题,提出一种基于未知系统动态估计的滑模控制(sliding mode control,SMC)方法。集总不确定项由系统内部未建模动态和外界环境干扰造成。... 针对含有集总不确定项的非对称欠驱动无人艇(unmanned surface vehicle, USV)高精度轨迹跟踪控制问题,提出一种基于未知系统动态估计的滑模控制(sliding mode control,SMC)方法。集总不确定项由系统内部未建模动态和外界环境干扰造成。首先,设计未知系统动态估计器(unknown system dynamics estimator, USDE),精确重构集总不确定项,相比于干扰观测器和扩张状态观测器,未知系统动态观测器具有结构简单、参数少的特点;其次,由于传统滑模控制存在颤振现象,提出一种新的滑模控制方案以解决颤振现象,同时保证误差收敛精度;最后,采用Cybership Ⅱ实验模型进行仿真研究,仿真结果表明,所设计的控制方案可以有效解决含有未知干扰的欠驱动无人艇轨迹跟踪问题。 展开更多
关键词 无人艇 未知干扰 未知系统动态估计 滑模控制 轨迹跟踪
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