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Robust force tracking control via backstepping sliding mode control and virtual damping control for hydraulic quadruped robots 被引量:5
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作者 SHEN Wei Lü Xiao-bin MA Chen-jun 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第9期2673-2686,共14页
In order to improve the force tracking performance of hydraulic quadruped robots in uncertain and unstructured environments,an impedance-based adaptive reference trajectory generation scheme is used.Secondly,in order ... In order to improve the force tracking performance of hydraulic quadruped robots in uncertain and unstructured environments,an impedance-based adaptive reference trajectory generation scheme is used.Secondly,in order to improve the robustness to environmental changes and reduce the contact force errors caused by trajectory tracking errors,the backstepping sliding mode controller is combined with the adaptive reference trajectory generator.Finally,a virtual damping control based on velocity and pressure feedback is proposed to solve the problem of contact force disappearance and stall caused by sudden environmental change.The simulation results show that the proposed scheme has higher contact force tracking accuracy when the environment is unchanged;the contact force error can always be guaranteed within an acceptable range when the environment is reasonably changed;when the environment suddenly changes,the drive unit can move slowly until the robot re-contacts the environment. 展开更多
关键词 hydraulic quadruped robot impedance control backstepping sliding mode control virtual damping control
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Dynamic analysis, simulation, and control of a 6-DOF IRB-120 robot manipulator using sliding mode control and boundary layer method 被引量:3
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作者 Mojtaba HADI BARHAGHTALAB Vahid MEIGOLI +2 位作者 Mohammad Reza GOLBAHAR HAGHIGHI Seyyed Ahmad NAYERI Arash EBRAHIMI 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第9期2219-2244,共26页
Because of its ease of implementation,a linear PID controller is generally used to control robotic manipulators.Linear controllers cannot effectively cope with uncertainties and variations in the parameters;therefore,... Because of its ease of implementation,a linear PID controller is generally used to control robotic manipulators.Linear controllers cannot effectively cope with uncertainties and variations in the parameters;therefore,nonlinear controllers with robust performance which can cope with these are recommended.The sliding mode control(SMC)is a robust state feedback control method for nonlinear systems that,in addition having a simple design,efficiently overcomes uncertainties and disturbances in the system.It also has a very fast transient response that is desirable when controlling robotic manipulators.The most critical drawback to SMC is chattering in the control input signal.To solve this problem,in this study,SMC is used with a boundary layer(SMCBL)to eliminate the chattering and improve the performance of the system.The proposed SMCBL was compared with inverse dynamic control(IDC),a conventional nonlinear control method.The kinematic and dynamic equations of the IRB-120 robot manipulator were initially extracted completely and accurately,and then the control of the robot manipulator using SMC was evaluated.For validation,the proposed control method was implemented on a 6-DOF IRB-120 robot manipulator in the presence of uncertainties.The results were simulated,tested,and compared in the MATLAB/Simulink environment.To further validate our work,the results were tested and confirmed experimentally on an actual IRB-120 robot manipulator. 展开更多
关键词 robot manipulator control IRB-120 robot sliding mode control sliding mode control with boundary layer inverse dynamic control
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Application of Adaptive Backstepping Sliding Mode Control in Alternative Current Servo System of Rocket Launcher
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作者 郭亚军 马大为 +1 位作者 王晓峰 乐贵高 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS 2011年第3期140-144,共5页
An adaptive backstepping sliding mode control approach is introduced to control the pitch motion of a rocket launcher. Its control law is proposed to guarantee that the control system is ultimately bounded in a Lyapun... An adaptive backstepping sliding mode control approach is introduced to control the pitch motion of a rocket launcher. Its control law is proposed to guarantee that the control system is ultimately bounded in a Lyapunov sense and make the servo system track the instruction of reference position globally and asymptotically. In addition, the sliding mode control can restrain the effects of parameter uncertainties and external disturbance. The functions of adaptive mechanism and sliding mode control are analyzed through the simulation in the different conditions.The simulation results illustrate that the method is applicable and robust. 展开更多
关键词 automatic control technology rocket launcher sliding mode control adaptive backstepping permanent magnet synchronous motor
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Robust fuzzy sliding-mode control for T-S model based permanent magnet synchronous motor
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作者 张细政 王耀南 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期68-73,共6页
A fuzzy sliding-mode control (FSMC) scheme based on T-S fuzzy models was proposed for the permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive system to solve the speed tracking problem. A T-S fuzzy model was firstly forme... A fuzzy sliding-mode control (FSMC) scheme based on T-S fuzzy models was proposed for the permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive system to solve the speed tracking problem. A T-S fuzzy model was firstly formed to represent the nonlinear system of PMSM. For converting the tracking control into a stabilization problem, a new control design was proposed to define the internal desired states. Then, the FSMC controller for PMSM system with parameter variation and load disturbance was designed based on the fuzzy model. The performance of the proposed controller was verified by experimental results on PMSM system. The results show that the FSMC scheme can drive the dynamics of PMSM into a designated sliding surface in finite time and guarantee the property of asymptotical stability. The information of upper bound of modeling errors as well as perturbations is not required when using the FSMC controller. 展开更多
关键词 PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS motor (PMSM) uncertain T-S nonlinear systems sliding-mode control fuzzy sliding surfaces linear matrix INEQUALITIES (LMIs)
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GFTSM-based Model Predictive Torque Control for PMSM Drive System With Single Phase Current Sensor 被引量:2
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作者 Qingfang Teng Yuxing Jin +2 位作者 Shuyuan Li Jianguo Zhu Youguang Guo 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期1644-1655,共12页
A global fast terminal sliding mode(GFTSM)-based model predictive torque control(MPTC)strategy is developed for permanent magnet synchronous motor(PMSM)drive system with only one phase current sensor.Generally two pha... A global fast terminal sliding mode(GFTSM)-based model predictive torque control(MPTC)strategy is developed for permanent magnet synchronous motor(PMSM)drive system with only one phase current sensor.Generally two phase-current sensors are indispensable for MPTC.In response to only one phase current sensor available and the change of stator resistance,a novel adaptive observer for estimating the remaining two phase currents and time-varying stator resistance is proposed to perform MPTC.Moreover,in view of the variation of system parameters and external disturbance,a new GFTSM-based speed regulator is synthesized to enhance the drive system robustness.In this paper,the GFTSM,based on sliding mode theory,employs the fast terminal sliding mode in both the reaching stage and the sliding stage.The resultant GFTSM-based MPTC PMSM drive system with single phase current sensor has excellent dynamical performance which is very close to the GFTSM-based MPTC PMSM drive system with two-phase current sensors.On the other hand,compared with proportional-integral(PI)-based and sliding mode(SM)-based MPTC PMSM drive systems,it possesses better dynamical response and stronger robustness as well as smaller total harmonic distortion(THD)index of three-phase stator currents in the presence of variation of load torque.The simulation results validate the feasibility and effectiveness of the proposed scheme. 展开更多
关键词 Adaptive observer current sensorless global fast terminal sliding mode(GFTSM) model predictive torque control(MPTC) permanent magnet synchronous motor(PMSM)
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Dynamic modeling and simulation for nonholonomic welding mobile robot 被引量:3
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作者 张轲 吴毅雄 +1 位作者 吕学勤 金鑫 《Journal of Central South University of Technology》 EI 2007年第5期679-684,共6页
Based on the Newton-Euler method, the dynamic behaviors of the left and right driving wheels and the robot body for the welding mobile robot were derived. In order to realize the combination control of body turning an... Based on the Newton-Euler method, the dynamic behaviors of the left and right driving wheels and the robot body for the welding mobile robot were derived. In order to realize the combination control of body turning and slider adjustment, the dynamic behaviors of sliders were also investigated. As a result, a systematic and complete dynamic model for the welding mobile robot was constructed. In order to verify the effectiveness of the above model, a sliding mode tracking control method was proposed and simulated, the lateral error stabilizes between -0.2 mm and +0.2 mm, and the total distance of travel for the slider is consistently within 4-2 ram. The simulation results verify the effectiveness of the established dynamic model and also show that the seam tracking controller based on the dynamic model has excellent performance in terms of stability and robustness. Furthermore, the model is found to be very suitable for practical applications of the welding mobile robot. 展开更多
关键词 dynamic model seam tracking sliding mode control welding mobile robot
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基于自适应滑模控制器的PMSM调速策略研究 被引量:1
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作者 王要强 王秋旭 +2 位作者 聂福全 张晓光 梁军 《郑州大学学报(理学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期88-94,共7页
为了提高永磁同步电机的调速性能,滑模控制逐渐取代PI控制被引入控制系统中。但是传统滑模控制中趋近律的趋近速度慢与固有抖振问题制约着滑模控制的发展,为此提出一种改进的滑模趋近律。首先,为了解决传统等速趋近律中趋近速度和抖振... 为了提高永磁同步电机的调速性能,滑模控制逐渐取代PI控制被引入控制系统中。但是传统滑模控制中趋近律的趋近速度慢与固有抖振问题制约着滑模控制的发展,为此提出一种改进的滑模趋近律。首先,为了解决传统等速趋近律中趋近速度和抖振难以平衡的问题,在所提趋近律中引入系统状态变量,并在滑模增益中引入指数项,使其在保证趋近速度的同时抑制滑模抖振。其次,由于开关函数在零点附近具有不连续的特性,会引起滑模抖振,为此采用sat函数代替常规开关函数,能够在保证响应速度的前提下抑制滑模抖振。然后,基于所提趋近律,设计永磁同步电机的滑模速度控制器。最后,仿真和实验结果表明,所提趋近律可以提高永磁同步电机调速系统的控制性能。 展开更多
关键词 永磁同步电机 滑模控制 自适应趋近律 sat函数 系统状态量
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双丝杠进给系统滑模控制与同步误差仿真分析 被引量:1
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作者 许向荣 朱培元 +2 位作者 姜洪奎 赵佳佳 于翰文 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第2期212-216,221,共6页
为了解决双丝杠进给系统同步控制误差过大的问题,建立双丝杠进给系统的机电耦合仿真模型,并且基于自抗扰控制理论中的跟踪微分器与滑模控制理论,设计了基于跟踪微分器与改进趋近律的滑模控制器,以减小因切换滑模面而产生的抖振现象;其次... 为了解决双丝杠进给系统同步控制误差过大的问题,建立双丝杠进给系统的机电耦合仿真模型,并且基于自抗扰控制理论中的跟踪微分器与滑模控制理论,设计了基于跟踪微分器与改进趋近律的滑模控制器,以减小因切换滑模面而产生的抖振现象;其次,为解决两根丝杠因制造装配等产生的工艺误差导致的扰动问题,在采用同步控制的基础上,两根丝杠均采用了基于跟踪微分器与改进趋近律的滑模控制器,大幅度地降低了两根丝杠的同步误差;最后进行了MATLAB/Simulink建模与仿真分析,仿真结果表明采用基于跟踪微分器与改进趋近律的滑模控制策略相比传统滑模同步控制策略和P-PI同步控制策略,对同步误差的抑制效果要更好,工作台运动更加稳定。 展开更多
关键词 双丝杠 滑模控制 同步控制 跟踪微分器
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电气控制系统永磁同步电机FOSMC无差拍预测控制 被引量:1
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作者 王航宇 高峰 《探测与控制学报》 北大核心 2025年第3期142-149,共8页
针对导弹电气控制系统中传统的PI控制器在负载发生变化或外部扰动时不能很好兼顾系统响应的快速性和抗干扰性的问题,提出一种新型的基于分数阶滑模速度控制器(FOSMC)的电流预测控制模型。该模型在速度外环采用滑模控制器来替代PI控制器... 针对导弹电气控制系统中传统的PI控制器在负载发生变化或外部扰动时不能很好兼顾系统响应的快速性和抗干扰性的问题,提出一种新型的基于分数阶滑模速度控制器(FOSMC)的电流预测控制模型。该模型在速度外环采用滑模控制器来替代PI控制器,并引入分数阶微积分与滑模控制相结合,提升系统鲁棒性并削弱系统的抖振。在电流反馈通道引入滑模观测器,减小系统误差。仿真实验结果表明,系统能够获得更快的电流响应和更小的电流纹波,速度抗扰性能得到明显改善。 展开更多
关键词 永磁同步电机 分数阶 滑模控制 无差拍预测控制
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基于改进趋近律的IPMSM滑模NDOB调速控制 被引量:2
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作者 谷爱昱 庞城洁 乐敏 《控制工程》 北大核心 2025年第1期92-100,共9页
内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)调速系统中的传统滑模控制存在抖振严重、响应速度慢和抗扰能力差等问题。为了增强IPMSM调速系统的控制性能,提出了一种基于改进双幂次趋近律与非线性扰动观测器... 内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)调速系统中的传统滑模控制存在抖振严重、响应速度慢和抗扰能力差等问题。为了增强IPMSM调速系统的控制性能,提出了一种基于改进双幂次趋近律与非线性扰动观测器(nonlinear disturbance observer,NDOB)的滑模控制方法。改进双幂次趋近律通过在幂次项引入系统状态变量,使趋近律具有变速趋近特性,解决了滑模趋近速度和抖振抑制间的矛盾。为了进一步增强系统的鲁棒性,设计了NDOB,该观测器不仅可以对扰动进行补偿,还可以通过减小趋近律增益系数进一步抑制系统抖振。仿真结果验证了所提方法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 内置式永磁同步电机 改进双幂次趋近律 非线性扰动观测器 滑模控制
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基于多智能体系统一致性的多永磁同步电机转速协同控制方法 被引量:1
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作者 侯利民 赵世杰 +3 位作者 兰骁儒 李政龙 任一夫 张品佳 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第10期4034-4045,I0039,共13页
针对当前多电机转速协同控制采用耦合结构存在灵活性差、可靠性低和结构复杂等问题,该文提出一种基于多智能体系统一致性的多永磁同步电机转速协同控制方法。首先,将单电机矢量控制系统视作智能体,并利用无向通信网络与邻居智能体实现... 针对当前多电机转速协同控制采用耦合结构存在灵活性差、可靠性低和结构复杂等问题,该文提出一种基于多智能体系统一致性的多永磁同步电机转速协同控制方法。首先,将单电机矢量控制系统视作智能体,并利用无向通信网络与邻居智能体实现信息交互,故可以将多电机转速协同控制问题转化为多智能体系统一致性问题。通过设计一致性协议保证一致性误差在固定时间内收敛,利用设计的自适应扰动观测器估计系统中的未知扰动并前馈补偿到一致性协议中,从而得到期望的q轴电流。然后,基于超螺旋算法设计固定时间终端滑模电流控制器。最后,通过实验结果验证该方法的有效性和可行性,与偏差耦合控制进行对比可知,所提方法具有良好的协同控制性能。 展开更多
关键词 多永磁同步电机 耦合控制 多智能体系统 一致性协议 终端滑模电流控制器
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柔性空间机器人预定义时间自适应滑模控制 被引量:1
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作者 刘宜成 杨迦凌 +1 位作者 唐瑞 程靖 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第2期351-361,共11页
针对具有典型非线性特性的多段线驱动柔性空间机器人的轨迹跟踪控制问题,提出基于预定义时间的自适应滑模控制方法.基于常曲率方法和拉格朗日法,建立多段线驱动柔性空间机器人的动力学模型.设计基于预定义时间理论的滑模控制器,利用径... 针对具有典型非线性特性的多段线驱动柔性空间机器人的轨迹跟踪控制问题,提出基于预定义时间的自适应滑模控制方法.基于常曲率方法和拉格朗日法,建立多段线驱动柔性空间机器人的动力学模型.设计基于预定义时间理论的滑模控制器,利用径向基函数(RBF)神经网络补偿多段线驱动柔性空间机器人系统的建模误差和外界干扰.利用Lyapunov理论,证明轨迹跟踪误差可以在预定义时间内收敛.通过数值仿真验证了模型和控制器的有效性,与固定时间控制器和无补偿的控制器相比,所提出的控制器使系统轨迹误差具有更快的收敛速度. 展开更多
关键词 柔性空间机器人 预定义时间稳定性 径向基函数神经网络 轨迹跟踪 滑模控制
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永磁同步电机改进超螺旋滑模观测器矢量控制 被引量:1
13
作者 丁承君 王宇坤 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第16期6774-6780,共7页
针对传统超螺旋滑模观测器精确性差、收敛速率慢以及抖振较高的问题,提出一种基于改进超螺旋算法的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)转速观测技术。首先,采用一种分段指数型函数替代开关函数以消除因低通滤波器... 针对传统超螺旋滑模观测器精确性差、收敛速率慢以及抖振较高的问题,提出一种基于改进超螺旋算法的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)转速观测技术。首先,采用一种分段指数型函数替代开关函数以消除因低通滤波器所产生的相位延迟问题,并设计自适应滑模增益以实现对不同速度情况下的稳定跟踪。然后,针对传统正交锁相环在电机转向改变时失效的问题,提出一种改进正交锁相环,使其输出与旋转方向无关,从而实现对正反转的正确跟踪。最后,由于所提改进正交锁相环具有错误收敛点,且该错误会导致转子估计位置与实际位置存在180°相位差,设计一种调整函数以解决该问题。仿真结果表明:相较于传统滑模观测器,所提出的改进方法响应速度更快,动态性能更好。 展开更多
关键词 永磁同步电机(PMSM) 滑模观测器 正交锁相环 矢量控制
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基于离散空间矢量调制的PMSM模型预测电流控制 被引量:1
14
作者 赵希梅 王海朋 金鸿雁 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第3期50-58,73,共10页
针对永磁同步电动机(PMSM)采用传统有限集模型预测控制时存在稳态电流脉动大及电机参数失配导致的性能下降问题,提出基于离散空间矢量调制(DSVM)的模型预测电流控制方法。首先,采用在DSVM基础上进一步扩展电压矢量的方式来减小稳态电流... 针对永磁同步电动机(PMSM)采用传统有限集模型预测控制时存在稳态电流脉动大及电机参数失配导致的性能下降问题,提出基于离散空间矢量调制(DSVM)的模型预测电流控制方法。首先,采用在DSVM基础上进一步扩展电压矢量的方式来减小稳态电流脉动,同时鉴于DSVM可能带来的计算量问题,利用估计最优电压矢量位置来减小计算负担,此外采用一种双周期的电压排列顺序来固定开关频率;其次,针对系统中存在的参数失配问题,采用滑模扰动观测器将系统参数失配造成的扰动补偿到电流预测模块,使得在电机参数失配的条件下也能获取准确的电流预测值,从而选取最优电压矢量;最后,通过DSVM和滑模扰动观测器相结合的方式,提高系统稳态性能的同时增强了系统参数的鲁棒性。仿真实验结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 永磁同步电动机 模型预测控制 离散空间矢量调制 参数失配 滑模扰动观测器
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码垛机器人参数自调整滑模变结构控制
15
作者 王晓丽 贾东明 张昊 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第11期73-76,81,共5页
为提高码垛机器人的控制精度,保证控制系统的鲁棒性和控制器输出的有效性,设计了一种基于参数自调整的滑模变结构控制算法。采用拉格朗日二连杆法建立了码垛机器人数学模型。对比线性定常模型和不确定模型的滑模变结构控制,提出了保证... 为提高码垛机器人的控制精度,保证控制系统的鲁棒性和控制器输出的有效性,设计了一种基于参数自调整的滑模变结构控制算法。采用拉格朗日二连杆法建立了码垛机器人数学模型。对比线性定常模型和不确定模型的滑模变结构控制,提出了保证系统稳定性和鲁棒性的方案。为了能够有效降低控制器输出的抖动,设计了参数自调整算法。通过在单连杆机械臂控制系统上进行仿真显示了新算法的鲁棒性和对输出抖动的抑制能力。将新算法应用于码垛机器人的控制,进一步验证了算法的有效性。通过新算法的设计及应用,得出了参数自调整滑模变结构算法能够在系统存在各种误差和扰动条件下保证系统的稳定性、鲁棒性、控制精度并抑制输出抖动的结论。 展开更多
关键词 滑模变结构 自调整 码垛机器人 鲁棒性
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仿生机器鱼精确俯仰运动与深度控制
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作者 李宗刚 王治平 +1 位作者 夏广庆 康会峰 《船舶力学》 北大核心 2025年第9期1407-1422,共16页
针对3自由度胸鳍、柔性身体与尾鳍协同推进步态控制参数繁多、动力学建模不精确问题,设计了一种基于模糊自适应的滑模方法控制仿生机器鱼精确俯仰运动。首先,基于给定的3自由度胸鳍与柔性身体协同推进运动规律,通过最小二乘法利用CFD数... 针对3自由度胸鳍、柔性身体与尾鳍协同推进步态控制参数繁多、动力学建模不精确问题,设计了一种基于模糊自适应的滑模方法控制仿生机器鱼精确俯仰运动。首先,基于给定的3自由度胸鳍与柔性身体协同推进运动规律,通过最小二乘法利用CFD数值模拟建立了鱼体推力/力矩与胸鳍拍翼旋转相位差和柔性身体波动频率之间的关系。其次,以当前和期望深度水平面为渐近面的光滑曲线为期望运动轨迹,利用所设计模糊自适应滑模控制器实现机器鱼自由俯仰运动,其中采用模糊控制器分析计算模糊控制规则自适应律,实时补偿机器鱼运动时动力学模型的不确定项和水流干扰项,并结合滑模控制器减小系统抖振实现轨迹精确跟踪。最后,仿真和水池实验结果表明,机器鱼能够快速、平稳地在不同深度之间进行游动,其运动轨迹光滑,最大深度偏差仅为0.08 m,稳态误差保持在0.04 m以内,从而验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 仿生机器鱼 CFD数值模拟 模糊自适应控制 滑模控制 定深运动
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一种永磁同步电机电流传感器故障容错控制算法
17
作者 黄刚 张雨涵 +2 位作者 贾林 李祥飞 赵凯辉 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第8期129-139,共11页
永磁同步电机驱动系统在工业上有广泛的应用,但振动冲击、环境变化及设备老化等因素易导致电机电流传感器故障,不可避免地降低系统控制精度。提出一种基于改进的等价输入干扰方法的电流传感器故障容错控制策略。首先,建立了包含电流传... 永磁同步电机驱动系统在工业上有广泛的应用,但振动冲击、环境变化及设备老化等因素易导致电机电流传感器故障,不可避免地降低系统控制精度。提出一种基于改进的等价输入干扰方法的电流传感器故障容错控制策略。首先,建立了包含电流传感器故障的系统模型,引入线性滤波器将传感器故障转化为增广系统的等效执行器故障,并用控制输入通道的等价输入干扰描述系统模型;其次,设计改进滑模观测器来估计等价输入干扰;最后,利用智能模糊逻辑规则自动调整观测器增益,提高对等价输入干扰的估计精度,将估计值补偿到控制输入端以抑制故障对系统输出的影响。对比仿真和实验结果表明,所提方法有效抑制了电流传感器故障的影响,提高了系统的控制精度。 展开更多
关键词 永磁同步电机 传感器故障 等价输入干扰 滑模观测器 容错控制
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基于迭代最优阻抗的人机物理交互控制方法
18
作者 刘微容 魏子丰 +3 位作者 晋振兵 孟家豪 王星琨 张浩琛 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第6期1843-1851,共9页
为提高人机物理交互的准确性和柔顺性,实现最优交互性能,针对基于迭代学习的阻抗控制方法需要多次重复同一任务的问题,借鉴迭代最优控制无需系统矩阵信息即可优化代价函数确定系统最优控制输入的机制,提出了基于迭代最优阻抗的人机物理... 为提高人机物理交互的准确性和柔顺性,实现最优交互性能,针对基于迭代学习的阻抗控制方法需要多次重复同一任务的问题,借鉴迭代最优控制无需系统矩阵信息即可优化代价函数确定系统最优控制输入的机制,提出了基于迭代最优阻抗的人机物理交互控制方法。方法采用双环控制结构。面向任务的外环设计了迭代最优阻抗控制器(IOIC),将求取最优阻抗参数的问题描述成线性二次型调节器问题,利用迭代最优控制,求取最优反馈增益,使包括轨迹跟踪误差和交互力在内的代价函数最小化;同时引入软辅助函数,避免参数突变可能带来的机器人抖动问题。面向机器人的内环设计了非奇异终端滑模轨迹跟踪控制器(NTSMTC),使机器人实际轨迹跟踪外环输出的阻抗轨迹,通过饱和函数消减控制律的抖振。仿真结果证明:所提方法在人机协作任务中,仅利用一次任务初始阶段的交互信息即可求得最优阻抗参数,使任务过程中的轨迹跟踪误差和交互人所消耗的力最小化。 展开更多
关键词 人机物理交互 阻抗控制 轨迹跟踪控制 最优控制 滑模控制
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基于自适应滑模的四轮移动机器人轨迹跟踪控制
19
作者 郭磊 张雨晴 宋原 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第3期11-18,共8页
针对滑模控制中具有未知界的非匹配不确定性的估计与补偿问题,提出了一种适用于四轮移动机器人的非奇异终端滑模控制器,不需要已知界的不确定性的先验知识。为了保证滑模面的存在性,引入高斯过程回归对非匹配不确定性进行在线估计,一方... 针对滑模控制中具有未知界的非匹配不确定性的估计与补偿问题,提出了一种适用于四轮移动机器人的非奇异终端滑模控制器,不需要已知界的不确定性的先验知识。为了保证滑模面的存在性,引入高斯过程回归对非匹配不确定性进行在线估计,一方面避免采用高增益的控制,从而减小了控制量抖振;另一方面,通过高斯过程回归的估计结果对系统的不确定性进行补偿,从而提高了基于模型的滑模控制器的适应性。基于近端策略优化(PPO)算法设计了一种自适应终端滑模控制器,通过控制精度和控制输入的抖振幅度来构建奖励函数,以此对滑模控制器的参数进行自适应调整,从而减小抖振并提高跟踪精度。通过李雅普诺夫稳定性分析证明了非奇异终端滑模控制器的稳定性,基于数值仿真实验验证了所设计控制器的有效性。结果表明:与传统的终端滑模相比,所提出的自适应终端滑模控制器在保持较高控制精度的同时,抖振振幅减小了90%,优于传统的控制方法。 展开更多
关键词 四轮移动机器人 轨迹跟踪 终端滑模控制 自适应滑模控制 高斯过程回归 强化学习
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轮式工业机器人自适应终端滑模轨迹跟踪控制
20
作者 陈飞 刘婷婷 +1 位作者 毛自民 宋家友 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第11期153-160,共8页
为了提高轮式工业机器人运动轨迹的跟踪精度,设计了轮式工业机器人自适应终端滑模轨迹跟踪控制律。首先针对轮式工业机器人系统中存在的机械摩擦、侧滑和不稳定气流等扰动因素,建立了纵向和横向动力学模型;然后设计了自适应扰动观测器,... 为了提高轮式工业机器人运动轨迹的跟踪精度,设计了轮式工业机器人自适应终端滑模轨迹跟踪控制律。首先针对轮式工业机器人系统中存在的机械摩擦、侧滑和不稳定气流等扰动因素,建立了纵向和横向动力学模型;然后设计了自适应扰动观测器,来准确估计系统中的扰动大小;最后利用纵向和横向轨迹跟踪误差以及横摆角跟踪误差分别设计了自适应终端滑模轨迹跟踪控制律,实现了轮式工业机器人运动轨迹的高精度跟踪。仿真结果表明,设计自适应扰动观测器能够准确估计出系统中的扰动,纵向、横向和横摆角的最大估计误差分别为0.02m/s2、0.06m/s2和0.008(°)/s2,设计的自适应终端滑模轨迹跟踪控制律可以克服系统内的扰动影响,在纵向和横向的最大跟踪误差分别仅为0.06m和0.08m,具有更强的鲁棒性和更高的控制精度。测试结果表明,在提出的控制方法作用下,轮式工业机器人运行轨迹的平均误差和最大误差分别为0.04m和0.11m,表现出了更优的工程实用性。 展开更多
关键词 轮式工业机器人 动力学模型 自适应扰动观测器 终端滑模控制律 轨迹跟踪
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