末端执行器夹持系统反步自适应滑模控制研究

为了提高堆垛机器人末端执行器丝杠夹持系统在夹持定制式木门工件时的夹持精度,抑制系统中存在的参数摄动及外部干扰的影响,采用一种适应于夹持木门工况下的自适应滑模控制方法。首先,建立末端执行器丝杠夹持系统的动力学模型;其次,根据模型的状态空间方程设计了丝杠夹持系统的反步滑模控制器,为了抑制系统中受到的复合扰动的影响,在原先控制器的基础上设计了带自适应律的反步自适应滑模控制器;最后,通过仿真验证了设计控制器的性能。研究结果表明:与PID控制相比,设计的控制器具有较快的调节时间及较高的跟踪精度,对于存在的复合扰动具有较好的抑制作用,可以保证末端执行器丝杠夹持系统的鲁棒性。

基于自适应反步滑模的深潜器舱口盖开关盖过程控制

深潜器作为探测海底的重要装置,能够探索深海资源,解决我国陆地资源不足的问题。为实现对舱口盖装置的精确控制,保障深潜器内人员和设备安全,推导自适应反步滑模控制器用于舱口盖启闭过程控制。通过推导舱口盖装置的数学模型和液压模型,建立舱口盖装置启闭过程的仿真模型,并对闭环、PID控制器和自适应反步滑模控制器进行仿真验证。仿真结果表明,自适应反步滑模控制器能够有效提高舱口盖装置启闭过程的跟踪精度,实现对舱口盖装置的精确控制。

基于改进粒子群算法的四旋翼BSMRC优化策略

针对四旋翼无人机反步滑模鲁棒控制器(BSMRC)因参数整定困难而限制其工程应用的问题,设计了一种基于改进粒子群算法(IPSO)的BSMRC参数优化策略。建立了含未知扰动的无人机非线性模型并设计了补偿未知扰动的BSMRC,通过Lyapunov第2方法对系统稳定性进行了证明。接着,从惯性权重和学习因子两方面对经典PSO算法改进,提升了其收敛速度,在此基础上自动整定了BSMRC参数。通过仿真表明了IPSO可使BSMRC参数快速收敛到最优解。通过模块化编程及自动代码生成技术将最优BSMRC算法部署至Pixhawk 4飞控进行了飞行实验,结果表明了IPSO优化策略的有效性,体现出了BSMRC的强鲁棒性和抗扰性。该优化策略解决了无人机BSMRC参数整定效率低下的问题,并采用基于模型设计(model-based design,MBD)技术提高了无人机控制系统的开发效率。