基于非奇异快速积分终端滑模的机械臂鲁棒控制

为了克服机械摩擦、未知负载和模型误差等不确定性因素对机械臂控制精度的影响,采用指数障碍李雅普诺夫函数设计了非奇异快速积分终端滑模有限时间鲁棒控制律。首先,建立了带有各类不确定性因素的机械臂数学模型,并通过设计的观测器准确地估计出干扰值;然后,利用机械臂转角误差设计了非奇异快速积分终端滑模面,在指数障碍李雅普诺夫函数的基础上,设计出了有限时间鲁棒控制律;最后,通过稳定性分析验证了设计的有限时间鲁棒控制律能够在有效时间内收敛。三自由度机械臂的仿真结果表明:提出的有限时间鲁棒控制律能够有效克服不确定性因素对机械臂控制精度的影响,观测器的最大估计误差为0.1(°)/s 2,机械臂各关节转角的最大跟踪误差为0.1°,验证了设计方法的有效性。在三维空间固定坐标定位实验中,机械臂在提出的有限时间鲁棒控制律作用下的最大定位误差为0.22 cm,最长运行时间为2.2 s,验证了在实际工程应用中能够实现更高的控制精度和运行效率。

水下球形探测机器人的有限时间点镇定控制

介绍了水下球形探测器BYSQ-3的内部结构和工作原理,建立了水下球形探测机器人的运动学和动力学模型.利用微分同胚变换和控制输入变换对模型进行初步解耦,分解为2个子系统.其中第2个子系统为2个双积分器组成的级联系统,通过设计有限时间镇定控制律,可以保证部分状态在有限时间内收敛到0,并使整个系统较快地实现全局渐近稳定.整个过程无虚拟控制量,比传统的非线性设计方法更利于工程实现和节省能源.仿真和实验结果表明,该有限时间控制律具有较快的收敛速度和良好的稳定性,超调量小于5%.