基于模糊补偿的连续型空间机械臂预定时间控制 被引量：4

1

作者 丁萌 顾秀涛 +1 位作者 郑先杰 郭毓 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1175-1180,共6页

针对多节线驱连续型空间机械臂系统,在考虑存在外界时变干扰与参数不确定的情况下,提出基于模糊补偿的预定时间姿态控制方法.设计模糊估计器估计系统切换增益,补偿未知有界总干扰.基于预定时间稳定性理论,结合滑模控制,提出预定时间控... 针对多节线驱连续型空间机械臂系统,在考虑存在外界时变干扰与参数不确定的情况下,提出基于模糊补偿的预定时间姿态控制方法.设计模糊估计器估计系统切换增益,补偿未知有界总干扰.基于预定时间稳定性理论,结合滑模控制,提出预定时间控制方法,使机械臂系统在预先设定时间内到达稳定状态.与基于有限时间理论的控制方法相比,所提基于预定时间控制方法的稳定时间与系统初始状态无关,可以根据实际系统需求预先设置,并且所提方法在系统收敛速度与精度上具有更优的控制性能.基于Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的稳定性.仿真结果表明,所提控制方法使系统姿态角误差快速收敛,并且预定时间稳定. 展开更多

关键词 线缆驱动 连续型机械臂 空间机械臂 预定时间控制 模糊控制

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四旋翼飞行器预定时间自适应轨迹跟踪控制

2

作者 朱官超 崔国增 +1 位作者 马倩 李泽 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第3期601-608,共8页

针对具有外部扰动和动态不确定性的四旋翼飞行器,本文提出了基于指令滤波反步法的预定时间自适应轨迹跟踪控制方案.通过引入指令滤波和构建非光滑误差补偿机制,有效地解决了“复杂性爆炸”的问题,并且在预定的时间内移除了滤波误差对系... 针对具有外部扰动和动态不确定性的四旋翼飞行器,本文提出了基于指令滤波反步法的预定时间自适应轨迹跟踪控制方案.通过引入指令滤波和构建非光滑误差补偿机制,有效地解决了“复杂性爆炸”的问题,并且在预定的时间内移除了滤波误差对系统性能的影响.所提出的预定时间自适应轨迹跟踪控制方案保证了闭环系统实际预定时间稳定,且闭环信号是预定时间有界的.通过调整控制参数,可以使得位置和姿态跟踪误差在预定的时间内收敛到原点附近的邻域内.最后,通过仿真算例验证了所提出的预定时间控制算法的有效性和优越性. 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 预定时间控制 指令滤波反步法

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双臂空间机器人预定时间轨迹跟踪控制

3

作者 洪梦情 王群 刘家银 《应用科学学报》 北大核心 2025年第3期530-540,共11页

针对受到未知外部扰动的自由漂浮双臂空间机器人末端轨迹跟踪问题,提出了一种预定时间非奇异滑模控制方法,使双臂末端可以在预先设定的时间内达到稳定状态。首先,利用拉格朗日法建立双臂空间机器人的动力学模型。其次,基于预定时间稳定... 针对受到未知外部扰动的自由漂浮双臂空间机器人末端轨迹跟踪问题,提出了一种预定时间非奇异滑模控制方法,使双臂末端可以在预先设定的时间内达到稳定状态。首先,利用拉格朗日法建立双臂空间机器人的动力学模型。其次,基于预定时间稳定理论,设计了一种预定时间非奇异滑模面。所设计的滑模面不仅可以预先设置系统稳定时间,而且有效避免了预定时间控制中的奇异性问题。通过构造Lyapunov函数对闭环控制系统进行稳定性分析。最后,以平面两关节双臂空间机器人为研究对象进行仿真实验,仿真结果验证了所提控制算法的有效性。 展开更多

关键词 双臂空间机器人 末端 轨迹跟踪 预定时间控制 非奇异滑模控制

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多航天器系统分布式预定时间姿态协同控制

4

作者 梅宏 龚京民 +1 位作者 马小陆 谭毅波 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第1期157-168,共12页

针对受外部干扰和输入饱和的无向拓扑多航天器系统的姿态协同控制问题,提出了一种基于预定时间的分布式姿态协同跟踪算法。首先,设计了一种分布式预定时间滑模观测器,分别用于每个跟随航天器在预定时间内对领导者姿态和角速度信息的估... 针对受外部干扰和输入饱和的无向拓扑多航天器系统的姿态协同控制问题,提出了一种基于预定时间的分布式姿态协同跟踪算法。首先,设计了一种分布式预定时间滑模观测器,分别用于每个跟随航天器在预定时间内对领导者姿态和角速度信息的估计。其次,利用分布式观测器和滑模技术,提出了一种考虑执行机构饱和的分布式预定时间姿态协同跟踪控制器。所提出的控制方案是非奇异的,能够实现在约束条件下的多航天器的全局预定时间姿态协同跟踪控制。然后,利用李亚普诺夫稳定性理论对该系统进行了稳定性分析。最后,仿真结果验证了所提控制方案的有效性,且具有较快的收敛速度和较高的控制精度。 展开更多

关键词 航天器编队 姿态协同控制 终端滑模控制 预定时间控制 分布式协同控制

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基于预定义时间的舰载机抗干扰着舰控制

5

作者 李钊星 蔡云鹏 +2 位作者 刘茂汉 王霞 许斌 《自动化学报》 北大核心 2025年第6期1233-1247,共15页

考虑甲板运动和舰尾流等扰动影响下的舰载机着舰轨迹跟踪问题,提出一种基于预定义时间的自适应抗干扰控制策略.建立着舰轨迹生成、引导、控制和进近动力补偿等子系统,将轨迹跟踪问题转换为子系统的稳定问题.针对舰尾流引起的时变扰动和... 考虑甲板运动和舰尾流等扰动影响下的舰载机着舰轨迹跟踪问题,提出一种基于预定义时间的自适应抗干扰控制策略.建立着舰轨迹生成、引导、控制和进近动力补偿等子系统,将轨迹跟踪问题转换为子系统的稳定问题.针对舰尾流引起的时变扰动和甲板运动对理想着舰点的变化影响,采用长短期记忆神经网络进行甲板运动预估并在引导指令中予以修正,借助非线性扰动观测器估计未知干扰对模型集总外界扰动进行前馈补偿.为提升着舰轨迹跟踪与姿态控制的精确性和快速性,设计基于反步架构的预定义时间控制策略,通过李雅普诺夫稳定性分析证明系统能够在设定的时间内收敛.数字和半实物仿真结果表明,在甲板运动和舰尾流扰动影响下所设计的控制策略能够满足着舰轨迹的快速准确跟踪,实现预定义时间稳定. 展开更多

关键词 着舰控制 舰尾流 甲板运动 长短期记忆神经网络 预定义时间控制

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基于预定义时间分数阶滑模控制的风火打捆外送系统振荡抑制策略

6

作者 郑力文 马世英 王青 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第6期95-100,共6页

针对风火打捆外送系统的振荡抑制问题,对直驱风电场换流器和同步发电机分别提出了一种预定义时间分数阶滑模控制(PTFOSMC)。PTFOSMC采用分数阶微分的形式,其表达式为连续描述,可以更好地减弱传统滑模控制器的抖振现象;通过Lyapunov函数... 针对风火打捆外送系统的振荡抑制问题,对直驱风电场换流器和同步发电机分别提出了一种预定义时间分数阶滑模控制(PTFOSMC)。PTFOSMC采用分数阶微分的形式,其表达式为连续描述,可以更好地减弱传统滑模控制器的抖振现象;通过Lyapunov函数证明了PTFOSMC能够保证系统在有界的收敛时间内稳定,且收敛时间与初始状态无关。仿真结果表明,与比例积分控制和固定时间分数阶滑模控制相比,系统在PTFOSMC的作用下具有更短的收敛时间和更小的振荡幅度,验证了所提策略的有效性和优越性。 展开更多

关键词 风火打捆外送系统 振荡抑制 预定义时间分数阶滑模控制 分数阶微分 LYAPUNOV函数

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基于SGCMGs的挠性航天器预定时间滑模姿态机动控制

7

作者 王璐 郭健 刘辽雪 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期586-595,共10页

针对挠性航天器中存在的外部时变干扰影响因素,提出了一种预定时间滑模姿态控制方法。设计自适应律估计未知干扰上界,并在控制器中对其进行补偿,以抑制外部干扰对系统的不利影响。同时,在挠性航天器姿态机动控制方案设计和稳定性分析过... 针对挠性航天器中存在的外部时变干扰影响因素,提出了一种预定时间滑模姿态控制方法。设计自适应律估计未知干扰上界,并在控制器中对其进行补偿,以抑制外部干扰对系统的不利影响。同时,在挠性航天器姿态机动控制方案设计和稳定性分析过程中,引入对执行机构单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)动力学因素的分析,相对于已有方案更贴合实际应用。进一步地,该文采用Lyapunov理论证明了系统实际预定时间稳定。仿真结果可得,该文控制方案可使系统获得较高稳态精度,并可实现姿态快速机动。 展开更多

关键词 挠性航天器 预定时间控制 自适应控制 干扰不确定性

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基于反步法的柔性关节空间机器人预定时间跟踪控制

8

作者 刘辽雪 王璐 +1 位作者 郭毓 郭健 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期547-555,共9页

针对一类柔性关节空间机器人的高阶非线性系统轨迹跟踪控制问题,该文提出一种具有预定时间收敛性能的控制器设计方案。基于预定时间控制理论,采用反步法设计了控制律,并构造新型非线性滤波器处理反步法中虚拟控制律多次求导所造成的微... 针对一类柔性关节空间机器人的高阶非线性系统轨迹跟踪控制问题,该文提出一种具有预定时间收敛性能的控制器设计方案。基于预定时间控制理论,采用反步法设计了控制律,并构造新型非线性滤波器处理反步法中虚拟控制律多次求导所造成的微分项膨胀问题。在此基础上,设计了一种避奇异辅助函数,解决了预定时间控制算法框架中对分数次幂项求导所产生的奇异问题。通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环控制系统的半全局预定时间一致最终有界。仿真结果验证了所设计控制方案能够有效抑制柔性关节振动,使跟踪误差在预定时间内收敛,且避免了因奇异问题导致的控制力矩抖振现象。 展开更多

关键词 空间机器人 反步法 非线性滤波器 预定时间控制 避奇异辅助函数

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基于输入饱和的欠驱动水面舰艇预定义时间跟踪控制 被引量：1

9

作者 黄秀颖 刘海涛 田雪虹 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期98-110,共13页

[目的]为解决欠驱动水面舰艇(USV)在模型不确定性、强耦合特性和控制器输入饱和情况下的轨迹跟踪问题,提出基于输入饱和的USV预定义时间跟踪控制方法。[方法]针对USV模型具有非零对角项和强耦合特性问题,引入坐标变换,将系统模型转变为... [目的]为解决欠驱动水面舰艇(USV)在模型不确定性、强耦合特性和控制器输入饱和情况下的轨迹跟踪问题,提出基于输入饱和的USV预定义时间跟踪控制方法。[方法]针对USV模型具有非零对角项和强耦合特性问题,引入坐标变换,将系统模型转变为斜对角形式;将预定义时间性能函数与障碍Lyapunov函数(BLF)结合,保证瞬态和稳态的跟踪性能;利用自组织神经网络(SSNN)降低未知外部环境扰动和复杂的连续未知非线性项以及输入饱和产生的影响,以保证控制系统的跟踪精度,并且在线调整优化SSNN的神经元数目,减少控制系统的计算负担。[结果]基于Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统在预定义时间内是有界稳定的,跟踪误差始终保持在约束范围内。[结论]仿真结果表明,所提控制策略是有效的,其具有良好的跟踪性能。 展开更多

关键词 欠驱动水面舰艇 预定义时间性能函数 障碍Lyapunov函数 自组织神经网络 输入饱和 预定义时间控制

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刚性航天器的预定义时间滑模控制 被引量：3

10

作者 赛华阳 徐振邦 +2 位作者 贺帅 张恩阳 秦超 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2891-2901,共11页

针对刚性航天器在姿态跟踪控制中存在的系统不确定及外界干扰等问题,提出了一种预定义时间滑模控制器(PTSMC)。首先,给出了以四元数为姿态参数的航天器姿态跟踪控制系统,利用误差四元数和误差角速度设计了预定义时间滑模面。然后,考虑... 针对刚性航天器在姿态跟踪控制中存在的系统不确定及外界干扰等问题,提出了一种预定义时间滑模控制器(PTSMC)。首先,给出了以四元数为姿态参数的航天器姿态跟踪控制系统,利用误差四元数和误差角速度设计了预定义时间滑模面。然后,考虑了航天器系统的不确定性和外界干扰设计了一种非保守上界的PTSMC,并通过边界层技术降低了系统抖动。最后,通过设计Lyapunov函数,证明了所提出的控制器的预定义时间稳定性和系统收敛时间上界的非保守性。仿真结果表明,刚性航天器的姿态跟踪误差精度可达1.5×10^(-6) rad,角速度跟踪误差精度可达2×10^(-6 )rad/s。与现有的预定义时间控制器相比,所提出的控制器的稳定时间上限是更加非保守的,与传统PD控制和非奇异终端滑模控制相比,所提出的控制器具有更高的跟踪精度和鲁棒性。通过3自由度气浮平台的姿态跟踪实验进一步说明了控制方案的有效性,其中角度跟踪误差小于0.1 rad,位置跟踪误差小于0.2 m。 展开更多

关键词 航天器 姿态跟踪 预定义时间控制 滑模控制

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柔性航天器预设性能及时间自抗扰姿轨跟踪控制 被引量：4

11

作者 曹芊 贾庆贤 +3 位作者 李化义 马晨 何文韬 张迎春 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期99-109,共11页

针对柔性航天器的姿轨机动及跟踪控制问题,首先基于模块化的多体动力学建模方法在SE(3)框架下建立柔性航天器的姿-轨-结构一体化动力学模型,其中航天器的位置、姿态使用李群SE(3)上的指数坐标来描述,然后进一步推导其相对动力学模型。... 针对柔性航天器的姿轨机动及跟踪控制问题,首先基于模块化的多体动力学建模方法在SE(3)框架下建立柔性航天器的姿-轨-结构一体化动力学模型,其中航天器的位置、姿态使用李群SE(3)上的指数坐标来描述,然后进一步推导其相对动力学模型。在此基础上提出一种基于预定义性能及时间的积分滑模跟踪控制方法,通过引入预定义时间扰动观测器估计柔性附件弹性振动及空间环境的扰动,并在控制律中加入扰动估计结果的前馈补偿项,通过Lyapunov理论证明了系统的闭环稳定性和跟踪误差收敛性。该算法通过对状态误差的实时监测来调整执行器的输出,使控制器在系统存在柔性振动及空间环境干扰的情况下仍可实现高精度的姿轨跟踪。将其应用至柔性航天器姿轨跟踪系统中,仿真结果表明了该控制方案的有效性和实用性。 展开更多

关键词 柔性航天器 姿-轨-结构动力学 李群SE(3) 预设性能控制 预定义时间控制

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多移动机器人编队的预定义时间事件触发控制

12

作者 许哲 廖禹祥 吴家跃 《兵器装备工程学报》 2025年第8期300-308,共9页

针对存在不确定性的多移动机器人领航-跟随编队控制问题,提出了一种基于事件触发的预定义时间控制方法。为应对模型参数不确定性和未知干扰的影响,设计一种基于滑模控制的自适应预定义时间干扰观测器,在预定义时间内估计系统的不确定性... 针对存在不确定性的多移动机器人领航-跟随编队控制问题,提出了一种基于事件触发的预定义时间控制方法。为应对模型参数不确定性和未知干扰的影响,设计一种基于滑模控制的自适应预定义时间干扰观测器,在预定义时间内估计系统的不确定性。为了减少通信资源的损耗,提出一种新的事件触发机制,实现预定义时间稳定的编队控制,并结合李亚普诺夫函数严格证明编队系统在预定义时间内的收敛性能,且系统不存在Zeno现象。通过设计仿真算例验证所提控制方法的有效性。 展开更多

关键词 移动机器人 预定义时间控制 编队控制 领航-跟随 事件触发

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面向集群飞行的微小卫星姿态容差估计与快速精细控制方法

13

作者 陈小前 冉德超 曹璐 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2247-2256,共10页

针对微小卫星集群执行空间非合作目标操控等任务时对单星自身姿态的确定与快速控制问题,本文提出了一种容差估计与快速精细控制方法.该容差估计方法设计了一种鲁棒性强的中心误差熵稀疏高斯埃尔米特求积滤波器,实现了厚尾非高斯测量噪... 针对微小卫星集群执行空间非合作目标操控等任务时对单星自身姿态的确定与快速控制问题,本文提出了一种容差估计与快速精细控制方法.该容差估计方法设计了一种鲁棒性强的中心误差熵稀疏高斯埃尔米特求积滤波器,实现了厚尾非高斯测量噪声作用下的姿态高精度估计.此外,该方法基于一种新的预定时间姿态跟踪精细控制器设计而成,在预定时间内精确估计并精细补偿了姿态动力学模型误差,并在执行器控制能力受限条件下实现了对高动态强时变姿态轨迹的预定时间跟踪控制,率先同时解决了执行器能力受限与姿态预定时间控制问题.将该方法应用于某型微小卫星姿态控制系统设计,仿真结果表明该方法能显著地提高姿态估计精度与姿态跟踪控制速率. 展开更多

关键词 微小卫星 执行器受限 干扰抑制 中心误差熵 厚尾非高斯噪声 精细补偿 预定时间控制

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空间微重力隔振系统保性能分层控制

14

作者 王艾雪 王蜀泉 +1 位作者 王冠 马广程 《宇航学报》 2025年第7期1435-1445,共11页

为满足空间微重力环境下隔振系统对动态及稳态性能提升与振动抑制的需求,提出一种创新的保性能分层控制隔振策略。在控制层设计上,采用基于预设性能与预定义时间控制的误差转换函数,确保隔振系统位置与姿态误差严格限定于预定边界内,同... 为满足空间微重力环境下隔振系统对动态及稳态性能提升与振动抑制的需求,提出一种创新的保性能分层控制隔振策略。在控制层设计上,采用基于预设性能与预定义时间控制的误差转换函数,确保隔振系统位置与姿态误差严格限定于预定边界内,同时有效抑制微重力加速度引起的振动。针对执行器控制中的通信与分配难题,创新性地引入迟滞量化器及对偶神经网络二次规划器,以优化控制信号传输效率,提升执行器输出精度,并显著降低执行层能耗。实验结果表明,该控制策略显著增强了系统的快速响应能力与稳定性,在0.1~50 Hz的宽频范围内均展现出卓越的振动抑制效果,振动衰减斜率达约-23.53 dB/十倍频,为空间微重力环境下的隔振技术提供了新的解决方案。 展开更多

关键词 微重力 振动抑制 预定义时间控制 预设性能 执行器控制分配

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