存在关节力矩输出死区及外部干扰的漂浮基空间机械臂积分滑模神经网络自适应控制

探讨了载体位置和姿态都不受控时,漂浮基空间机械臂在带有关节力矩输出死区及外部干扰情况下轨迹跟踪的控制算法设计问题。死区与外部干扰影响系统的跟踪精度与稳定性。为此引入积分型切换函数,减少外部干扰引起的稳态误差,并利用径向基函数神经网络逼近动力学方程的未知部分,设计了一种积分滑模神经网络控制方案。控制算法的优点是,在死区斜率与边界参数不确定及最优逼近误差上确界未知的条件下,可以利用最优逼近误差、死区及干扰的补偿项来消除影响。李亚普诺夫稳定性分析证明了闭环系统的稳定性,且轨迹跟踪误差将收敛到0的某个小邻域内。仿真算例证实了该控制算法的有效性,实现了空间机械臂的轨迹跟踪控制。

带输出死区的多智能体系统预设时间事件触发式协同控制

针对带有输出死区的多智能体系统的一致性控制问题,提出一种可预设时间的事件触发式协同控制方法.输出死区现象普遍存在于实际系统,对控制回路中负反馈调节影响较大,会导致系统控制性能的下降.为此,通过结合Nussbaum函数对输出死区特性进行补偿,以削弱其对系统性能的影响,但上述问题解决的同时也会加剧对系统控制传输资源的占用.由于多智能体系统依靠智能体之间频繁的信息交互实现控制目标,自身传输资源有限.考虑到实际系统的限制,利用事件触发控制策略节省系统的控制传输资源.更进一步,为有效提高系统性能,使系统能够快速达到稳定,引入一类转换函数进行系统变换,实现系统同步误差在预设时间内收敛于紧集的目标.理论分析和仿真结果验证了所提出方法的有效性.

输出死区下的随机多智能体系统一致性饱和控制

针对一类存在输入饱和和输出死区现象的非严格反馈非线性随机多智能体系统,提出一种自适应神经网络一致性饱和控制算法.首先,为了解决非对称输入饱和问题,构造一类与所考虑智能体相同阶次的辅助系统;然后,以反步法和辅助系统作为框架,利用神经网络处理系统中的未知非线性函数,并结合Nussbaum函数解决输出死区问题;接着,利用动态面控制技术避免“计算爆炸”问题;然后,基于李雅普诺夫稳定性理论验证所提出的控制算法能够保证闭环系统全部信号依概率半全局一致最终有界;最后,通过数值仿真和实例仿真的结果验证所提出控制算法的有效性.

逆变器死区时间对输出电压的影响分析

深入分析并研究了逆变器中死区时间对输出电压的影响。设置死区时间,是逆变器正常工作中不可缺少的环节,死区时间越长,逆变器的工作越安全,但死区时间增长,将使逆变器的输出电压波形质量变差,同时也将增大或减小逆变器输出电压的有效值,对负载造成影响。因此,选择合适的死区时间至关重要。经试验,其结果与理论分析一致。

输出非对称死区的非严格反馈非线性系统控制

本文研究了具有输出非对称死区和状态含未知控制方向的非严格反馈非线性系统,设计了稳定的自适应神经网络控制器.首先,针对输出非对称死区的问题,本文采用死区逆的方法,构造光滑模型逼近原死区模型.其次,在控制器设计过程中,基于障碍Lyapunov函数的构造,动态面控制和反步法,设计出自适应控制信号,虚拟控制信号和实际控制信号.通过稳定性分析,证明所设计的神经网络控制器可以保证闭环系统内所有信号是半全局一致最终有界.最后,通过MATLAB数值仿真,说明所设计控制器的有效性.

基座、臂杆全弹性空间机器人抗死区动态面控制

为了抑制漂浮基空间机器人的弹性基座与柔性臂杆的振动及避免关节力矩输出死区的影响,探讨了基座、臂杆全弹性漂浮基空间机器人系统存在关节力矩输出死区时的轨迹跟踪及双重柔性抑振问题。将弹性基座与臂杆间的连接视为弹簧连接,结合假设模态法,推导出系统的动力学方程。应用奇异摄动方法,将系统分解慢变、快变子系统,分别表示刚性运动、基座弹性与双柔杆振动。对于慢变子系统,针对系统存在死区的情况,设计了基于自适应高斯基模糊的动态面控制器。动态面的引入避免了反演法引起的计算膨胀,减少了计算量;模糊逻辑函数逼近了含有死区误差和外部干扰在内的动力学不确定项;针对快变子系统,采用线性二次型最优控制以抑制基座与双杆的柔性振动并利用Matlab进行仿真验证。仿真结果表明:所设计的控制方案使得基座姿态与两臂杆相对转角收敛到期望角度,基座位移与臂杆的一、二阶振动模态收敛到零。

存在死区的双柔杆空间机器人有限时间控制与抑振

探讨了存在关节力矩输出死区情况下,基于有限时间的漂浮基双柔杆空间机器人系统的轨迹跟踪与柔性抑振问题。采用奇异摄动理论,将系统的动力学方程分解为慢变与快变子系统,分别表示刚性运动与柔性振动。针对模型存在不确定性和死区参数未知的慢变子系统,设计了死区预补偿器和一种基于名义模型的有限时间控制器。引入了具有有限时间收敛特性的积分式滑模面,它与传统渐近收敛控制方法相比,具有更快的收敛速度、更好的鲁棒性和抗干扰特性。对于快变子系统,采用线性二次最优控制方法主动抑制其振动,以保证系统良好的稳定性。结合有限时间稳定性引理,采用李雅普诺夫理论证明了所提控制算法能使跟踪误差在有限时间内收敛到原点。仿真算例验证了所提方法的有效性。

双柔臂空间机器人运动、振动一体化抗死区控制

探讨漂浮基双柔臂空间机器人存在关节力矩输出死区与外部干扰时的姿态角度运动跟踪及柔性抑振的控制问题。引入含有刚性运动与柔性模态的混合轨迹概念,提出基于运动、振动一体化的积分滑模神经网络自适应控制方案。此方案的优点是不但通过补偿项消除了死区斜率与边界参数不确定及最优逼近误差上确界未知的影响,确保了刚性运动的鲁棒性,而且能同时主动地抑制两臂杆的柔性振动,从而提高轨迹跟踪性能。仿真算例结果表明方案能有效地实现运动、振动一体化控制。

漂浮基空间机器人抗死区的自适应鲁棒补偿控制

针对漂浮基空间机械臂系统存在关节力矩输出死区的现象,设计了抗死区的自适应鲁棒补偿控制算法。用自适应死区估计补偿器来消除关节力矩输出死区的影响,首先利用无参数误差的动力学模型设计计算力矩控制器,然后将自适应鲁棒控制用于辨识、消除系统参数的不确定性,保证了具有输出力矩死区的系统稳定性与动态性能。最后对控制策略进行了Lyapunov稳定性证明,并通过软件仿真验证了控制方法的有效性。

漂浮基空间机械臂抗死区与摩擦的动态面控制

针对存在关节力矩输出死区、摩擦与外部干扰的漂浮基空间机械臂系统,提出一种基于高斯模糊基的自适应动态面控制,使两关节铰能够跟踪期望运动轨迹.利用摩擦双观测器估计不可测的内部摩擦状态;设计动态面避免反演法带来的计算膨胀问题,简化计算;应用模糊逻辑函数逼近包含死区误差与外部干扰在内的动力学不确定项,并采用自适应律调整高斯基权值矩阵和LuGre摩擦参数.李雅普诺夫理论证明系统半全局最终一致有界.仿真结果为两关节铰的轨迹跟踪误差在仿真2 s之后均小于0.2°,表明控制方法有效.