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。

移动装配机器人手臂的滑模鲁棒控制方法

为了克服外界干扰、未知负载等不确定性和电机动态特性对移动装配机器人手臂末端空间轨迹跟踪的影响,提出了一种基于扩张状态观测器的滑模鲁棒控制律。首先建立了包含不确定性和电机动态特性的数学模型,然后设计了扩张状态观测器来准确估计不确定性,在此基础上提出了滑模鲁棒控制律,最终实现了对移动装配机器人手臂末端空间轨迹跟踪的高精度控制。仿真结果表明,所设计的滑模鲁棒控制律具有更优的控制效果,移动装配机器人手臂末端空间轨迹的最大跟踪误差仅为0.5 cm,所设计的扩张状态观测器能够准确估计不确定性,最大估计误差仅为0.2 N·m,估计精度较高。移动装配机器人手臂空间固定坐标定位实验结果表明,在基于扩张状态观测器的滑模鲁棒控制律的作用下,移动装配机器人手臂末端空间轨迹的最大跟踪误差仅为0.24 cm,平均每次定位的运行时间仅为1.55 s,表现出了更优的快速性、准确性和工程实用性。

采用神经网络的工业机器人双臂鲁棒控制方法

为了克服摩擦、干扰以及模型误差等不确定性因素对工业机器人双臂的影响,利用神经网络设计了反步鲁棒控制律。首先建立了工业机器人双臂协同控制模型,然后利用神经网络估计出干扰,并通过不确定性补偿设计出了反步鲁棒控制律,最终实现了对工业机器人双臂空间运动的精确控制。对比仿真得到的结果表明,所设计的反步鲁棒控制律对工业机器人双臂具有更高的控制精度,空间运动指令跟踪的最大误差仅为0.2 cm,不确定性估计的最大误差仅为0.2 N·m。测试实验验证了所设计的反步鲁棒控制律具有更优的工程实用性,空间定位的平均误差为0.18 cm,最大误差仅为0.24 cm,有效降低了各种干扰因素对工业机器人双臂控制精度的影响。

直升机垂直飞行鲁棒控制系统设计与仿真

应用基于 Lyapunov直接法的非线性不确定系统鲁棒控制方法 ,为某型直升机垂直飞行模态设计了鲁棒控制律 ,该控制律能保证闭环系统具有全局稳定性。为验证所设计鲁棒控制律的有效性 ,对直升机垂直飞行的三种机动 :设定点悬停、起飞着陆机动和忽上忽下机动 ,分别进行了闭环系统仿真。仿真结果表明 。

H^∞控制律用于自适应控制的整体有界性证明

提出了一种新颖的自适应控制方案,它将H∞鲁棒控制律应用于自适应控制当中,并与鲁棒参数估计器相结合,以进一步提高自适应控制系统的鲁棒性能.为验证上述方案的可行性,当存在参数不确定性、未建模动态和有界噪声时,在冻结时间方法的基础上对满足自适应控制系统整体有界性的H∞控制律进行了推导,从而以严密的理论支持将H∞鲁棒控制律引入到自适应控制中.还根据推导出的新的充分条件,设计出满足事先设定的鲁棒性水平的自适应控制系统.

基于滑模观测补偿的四旋翼飞行器鲁棒动态逆控制

四旋翼飞行器为欠驱动形式,其模型存在强耦合、大不确定性的特征,需设计具有强抗扰和强鲁棒能力的控制器以提升四旋翼飞行性能。首先建立包含结构参数不确定性的四旋翼飞行器动力学模型,分析其特性并基于时标分离原则进行模型的双回路划分。利用小角度假设对模型进行线性化处理并求取模型的状态空间表达形式,给出满足不确定性区间内稳定控制要求的鲁棒控制律,并采用Lyapunov理论进行控制律的全局收敛性证明。为增强控制器的抗扰性,利用Super-twisting算法设计了滑模干扰观测器对外部扰动进行观测并予以补偿。仿真结果表明,所设计的基于滑模观测补偿的鲁棒动态逆控制器在应对较大结构不确定性和外部扰动情况具有良好的控制品质。