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无人驾驶车辆的运动控制发展现状综述 被引量:131
1
作者 熊璐 杨兴 +2 位作者 卓桂荣 冷搏 章仁夑 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期127-143,共17页
回顾无人驾驶车辆的运动控制问题。从系统模型、控制方法以及控制结构等角度切入,分别在纵向运动控制、路径跟踪控制和轨迹跟踪控制三个层面对国内外的研究进展进行综述,并提出对无人驾驶车辆运动控制技术的发展展望。当前运动控制研究... 回顾无人驾驶车辆的运动控制问题。从系统模型、控制方法以及控制结构等角度切入,分别在纵向运动控制、路径跟踪控制和轨迹跟踪控制三个层面对国内外的研究进展进行综述,并提出对无人驾驶车辆运动控制技术的发展展望。当前运动控制研究多集中于常规工况,为实现无人驾驶车辆在处理人类驾驶员认为具有挑战性或缺乏操纵能力的复杂动态场景下的潜力,运动控制研究须从常规工况向极限工况拓展,但是极限工况下车辆的非线性和多维运动耦合特征显著增强,对系统建模以及算法的自适应性和鲁棒性的要求进一步提高。同时,为应对复杂场景下的多目标协调优化问题,考虑环境不确定性的运动规划与控制集成设计需要深入研究。增加执行器手段可以提升极限工况下车辆的侧向响应速度和控制裕度,但是冗余异构执行器的控制分配研究仍有待突破。运动控制的实现依赖于路面附着系数、质心侧偏角等信息输入,因此基于多源传感信息融合的关键状态与参数估计问题亟需解决。此外,将机器学习应用到车辆运动控制领域也是一个重要的发展方向。 展开更多
关键词 无人驾驶车辆 运动控制 纵向控制 路径跟踪 轨迹跟踪
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移动机器人的全局轨迹跟踪控制 被引量:98
2
作者 吴卫国 陈辉堂 王月娟 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期326-331,共6页
考察了移动机器人的轨迹跟踪问题 ,针对以前沿袭线性化的思路设计的控制律带来的局部稳定特性 ,基于后退 (backstepping)方法的思想设计了具有全局渐近稳定的跟踪控制器 .该方法将系统分解为低阶子系统来处理 ,利用中间虚拟控制量和部分... 考察了移动机器人的轨迹跟踪问题 ,针对以前沿袭线性化的思路设计的控制律带来的局部稳定特性 ,基于后退 (backstepping)方法的思想设计了具有全局渐近稳定的跟踪控制器 .该方法将系统分解为低阶子系统来处理 ,利用中间虚拟控制量和部分 L yapunov函数简化了控制器的设计并具有直观的稳定性分析 . 展开更多
关键词 移动机器人 轧迹跟踪控制 运动学模型 LYAPUNOV函数
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非奇异终端滑模控制系统的设计方法 被引量:66
3
作者 冯勇 鲍晟 余星火 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2002年第2期194-198,共5页
提出一种全局非奇异终端滑模控制器 ,可用于带有参数不确定和外部扰动的二阶非线性系统。证明了系统从任意初始状态到达滑模的时间和在滑模上到达平衡点的时间均为有限 ,分析了终端滑模控制用于不确定性系统的跟踪精度 ,推导了系统跟踪... 提出一种全局非奇异终端滑模控制器 ,可用于带有参数不确定和外部扰动的二阶非线性系统。证明了系统从任意初始状态到达滑模的时间和在滑模上到达平衡点的时间均为有限 ,分析了终端滑模控制用于不确定性系统的跟踪精度 ,推导了系统跟踪精度和用于消除抖振的饱和函数宽度之间的数学关系。根据给定的跟踪精度 ,可设计出合适的饱和函数。 展开更多
关键词 非奇异终端滑模控制系统 设计方法 变结构控制 有限时间控制 轨迹跟踪
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非完整轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究 被引量:52
4
作者 徐俊艳 张培仁 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期376-380,共5页
根据机器人的运动学模型 ,对具有非完整特性的移动机器人轨迹跟踪控制进行了研究 .采用基于积分backstepping时变状态反馈方法 ,引入具有双曲正切特性的虚拟反馈量 ,设计机器人轨迹跟踪控制算法 ,并且利用Lyapunov方法证明系统的全局稳... 根据机器人的运动学模型 ,对具有非完整特性的移动机器人轨迹跟踪控制进行了研究 .采用基于积分backstepping时变状态反馈方法 ,引入具有双曲正切特性的虚拟反馈量 ,设计机器人轨迹跟踪控制算法 ,并且利用Lyapunov方法证明系统的全局稳定性 .考虑到机器人的动力学约束 ,控制律中引入机器人系统速度、加速度受限策略以保证机器人运动平滑 .仿真证明该算法具有快速、精确。 展开更多
关键词 移动机器人 轨迹跟踪 积分backstepping 全局稳定
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快速收敛的机器人滑模变结构控制 被引量:63
5
作者 梅红 王勇 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2009年第5期552-557,共6页
针对滑模变结构控制的收敛速度问题,提出了一种新的非线性滑模面.系统到达该滑模面上任一位置后,都能够以高于线性滑模和终端滑模的速度收敛到平衡点.同时,提出了一种新的双幂次趋近律,使得系统状态在趋近滑模面的全过程中,也能够拥有... 针对滑模变结构控制的收敛速度问题,提出了一种新的非线性滑模面.系统到达该滑模面上任一位置后,都能够以高于线性滑模和终端滑模的速度收敛到平衡点.同时,提出了一种新的双幂次趋近律,使得系统状态在趋近滑模面的全过程中,也能够拥有较高的速度,并消除了传统滑模变结构控制所固有的抖振.最后将该方法用于仿真机器人的路径跟踪控制,结果表明,系统具有较强的鲁棒性和较快的收敛速度,验证了该方案的有效性. 展开更多
关键词 滑模变结构控制 滑模面 趋近律 轨迹跟踪
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机械臂轨迹跟踪控制研究进展 被引量:51
6
作者 史先鹏 刘士荣 《控制工程》 CSCD 北大核心 2011年第1期116-122,132,共8页
综述了近年来刚性机械臂轨迹跟踪控制研究领域的最新进展。根据应用于机械臂的不同控制算法进行分类,从自适应PID控制、神经网络自适应控制、模糊自适应控制、滑模变结构控制和鲁棒自适应控制5种主要控制方法进行阐述。重点从关节空间出... 综述了近年来刚性机械臂轨迹跟踪控制研究领域的最新进展。根据应用于机械臂的不同控制算法进行分类,从自适应PID控制、神经网络自适应控制、模糊自适应控制、滑模变结构控制和鲁棒自适应控制5种主要控制方法进行阐述。重点从关节空间出发,论述了各种控制算法在提高机械臂轨迹跟踪性能方面的各自优缺点,并分析了它们之间的相互联系。对机械臂轨迹跟踪问题的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 刚性机械臂 关节空间 轨迹跟踪
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机械臂自适应鲁棒轨迹跟踪控制 被引量:51
7
作者 王三秀 俞立 +2 位作者 徐建明 邢科新 王正初 《控制工程》 CSCD 北大核心 2015年第2期241-245,共5页
针对具有外界干扰和不确定性的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种自适应鲁棒补偿控制算法,将计算转矩法用于系统标称模型,鲁棒控制用于消除系统不确定性的影响,并通过自适应算法自动调节不确定项,保证系统存在建模误差和外部干扰时的... 针对具有外界干扰和不确定性的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种自适应鲁棒补偿控制算法,将计算转矩法用于系统标称模型,鲁棒控制用于消除系统不确定性的影响,并通过自适应算法自动调节不确定项,保证系统存在建模误差和外部干扰时的稳定性和动态性能。给出了具体的控制算法设计和系统稳定性、收敛性证明,最后通过仿真实验,表明系统具有跟踪误差快速收敛性以及良好的鲁棒性。 展开更多
关键词 机械手 轨迹跟踪 自适应鲁棒控制
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基于神经网络的不确定机器人自适应滑模控制 被引量:28
8
作者 牛玉刚 杨成梧 陈雪如 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2001年第1期79-82,共4页
提出一种机器人轨迹跟踪的自适应神经滑模控制。该控制方案将神经网络的非线性映射能力与变结构控制理论相结合 ,利用 RBF网络自适应学习系统不确定性的未知上界 ,神经网络的输出用于自适应修正控制律的切换增益。这种新型控制器能保证... 提出一种机器人轨迹跟踪的自适应神经滑模控制。该控制方案将神经网络的非线性映射能力与变结构控制理论相结合 ,利用 RBF网络自适应学习系统不确定性的未知上界 ,神经网络的输出用于自适应修正控制律的切换增益。这种新型控制器能保证机械手位置和速度跟踪误差渐近收敛于零。 展开更多
关键词 神经网络 机器人 轨迹跟踪 滑模控制 自适应控制
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基于模型预测控制的无人驾驶履带车辆轨迹跟踪方法研究 被引量:42
9
作者 胡家铭 胡宇辉 +1 位作者 陈慧岩 刘凯 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期456-463,共8页
无人驾驶履带车辆的轨迹跟踪面临着系统不确定性和外界干扰等难以克服的不利因素。针对这一问题,通过研究履带车辆的滑动转向特性,建立了基于瞬时转向中心的履带车辆运动学模型。同时,针对参考路径是离散路点序列的特点,提出了一种基于3... 无人驾驶履带车辆的轨迹跟踪面临着系统不确定性和外界干扰等难以克服的不利因素。针对这一问题,通过研究履带车辆的滑动转向特性,建立了基于瞬时转向中心的履带车辆运动学模型。同时,针对参考路径是离散路点序列的特点,提出了一种基于3次Bezier曲线的参考路径自适应拟合方法,在实现路径平滑基础上提供道路的曲率信息。考虑到模型不确定性和外界干扰对轨迹跟踪精度的影响,设计了基于模型预测控制的轨迹跟踪控制器,并引入反馈校正,系统地处理无人驾驶履带车辆建模误差、环境约束以及执行机构约束。实车试验结果表明,该方法可以有效地抑制系统不确性和外界干扰的影响,实现无人驾驶履带车辆高精度的轨迹跟踪控制。 展开更多
关键词 无人驾驶履带车辆 模型预测控制 轨迹跟踪 路径拟合 误差反馈
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车-车协同下无人驾驶车辆的换道汇入控制方法 被引量:42
10
作者 张荣辉 游峰 +3 位作者 初鑫男 郭烈 何兆成 王荣本 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期180-191,共12页
多车协同驾驶是智能车路系统领域的研究热点之一,可有效降低道路交通控制管理的复杂程度,减少环境污染的同时保障道路交通安全。基于多车协同驾驶控制结构,提出了一种无人驾驶车辆换道汇入的驾驶模型及策略,系统分析了多车协同运行状态... 多车协同驾驶是智能车路系统领域的研究热点之一,可有效降低道路交通控制管理的复杂程度,减少环境污染的同时保障道路交通安全。基于多车协同驾驶控制结构,提出了一种无人驾驶车辆换道汇入的驾驶模型及策略,系统分析了多车协同运行状态的稳定条件。在综合分析无人驾驶车辆换道汇入的协作准则、安全性评估后,基于高阶多项式方法,结合车辆运行特性,通过引入乘坐舒适性的指标函数,设计得到无人驾驶车辆换道汇入的有效运动轨迹。通过研究汇入车辆与车队中汇入点前、后各车辆的运动关系,详细分析车辆发生碰撞的类型和影响因素,给出避免碰撞的条件准则,从而确保无人驾驶车辆汇入过程中多车行驶的安全性和稳定性。基于车辆运动学建立车辆位置误差模型,结合系统大范围渐进稳定的条件,选取线速度和角速度作为输入,应用李雅普诺夫稳定性理论和Backstepping非线性控制算法,设计了无人驾驶车辆换道汇入后的路径跟踪控制器。仿真试验和实车试验结果表明:所设计的换道汇入路径是可行、安全的,控制器具有良好的跟踪效果,纵向和横向的距离误差在15cm以内,方向偏差的相对误差在10%以内。研究结果为智能车路系统中的多车状态变迁与协同驾驶研究提供了参考,可服务于未来道路交通安全设计和评价。 展开更多
关键词 汽车工程 协同驾驶 运动规划 跟踪控制 交通安全 智能车路系统
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移动小车的轨迹跟踪控制 被引量:32
11
作者 李世华 田玉平 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2000年第5期626-628,共3页
对由运动学模型描述的二自由度移动小车的跟踪问题进行研究。利用终端滑动模态技术设计控制律 ,使得移动小车能在有限时间内完全跟踪转动速度不为零的期望轨迹。仿真结果表明了该方法的有效性。
关键词 移动小车 轨迹跟踪控制 运动学模型
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基于自适应模糊滑模控制的机器人轨迹跟踪算法 被引量:39
12
作者 葛媛媛 张宏基 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期746-755,共10页
针对控制参数的不确定性以及存在未知外部扰动情况下移动机器人的轨迹跟踪问题,提出一种基于光滑非线性饱和函数的自适应模糊滑模轨迹跟踪控制算法。通过建立不确定非线性移动机器人运动控制模型,利用自适应模糊逻辑系统构建自适应模糊... 针对控制参数的不确定性以及存在未知外部扰动情况下移动机器人的轨迹跟踪问题,提出一种基于光滑非线性饱和函数的自适应模糊滑模轨迹跟踪控制算法。通过建立不确定非线性移动机器人运动控制模型,利用自适应模糊逻辑系统构建自适应模糊滑模控制器。为了增强轨迹跟踪控制算法对随机不确定外部扰动适应能力的同时削弱滑模控制算法中的输入抖振现象,利用有界输入有界输出(BIBO)稳定的方法,通过带有自适应调节算法的模糊系统对滑模控制律中非线性函数项进行自适应逼近,并设计了模糊系统中可调参数的自适应控制律,保证了控制系统的稳定与收敛。实验结果表明,所设计的控制器对系统参数不确定性和外界扰动均具有较强的轨迹跟踪性能和鲁棒性。与传统的滑模控制算法相比,该算法不仅能有效减小输入抖振而且轨迹跟踪控制精度提高了18.89%。 展开更多
关键词 自适应滑模控制 移动机器人 轨迹跟踪 模糊逼近 非线性模型
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用于刚性机械手的无抖振快速终端滑模控制 被引量:25
13
作者 冯勇 鲍晟 余星火 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期381-384,共4页
提出一种用于刚性机械手的无抖振快速终端滑模鲁棒控制器。快速终端滑模综合了终端滑模和传统线性滑模的优点 ,能在有限时间内到达平衡点 ,并降低系统稳态误差。采用优化方法推导出系统的跟踪精度和用于消除抖振的饱和函数宽度之间的数... 提出一种用于刚性机械手的无抖振快速终端滑模鲁棒控制器。快速终端滑模综合了终端滑模和传统线性滑模的优点 ,能在有限时间内到达平衡点 ,并降低系统稳态误差。采用优化方法推导出系统的跟踪精度和用于消除抖振的饱和函数宽度之间的数学关系。利用系统的参数化模型 ,可将参数的不确定部分从回归矩阵中分离出来。根据每个参数的不确定范围设计鲁棒控制器。 展开更多
关键词 刚性机械手 无抖振快速终端滑模控制 轨迹跟踪 变结构控制 有限时间控制
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基于趋近律滑模控制的智能车辆轨迹跟踪研究 被引量:36
14
作者 姜立标 吴中伟 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期381-386,共6页
针对目前已有智能车辆轨迹跟踪控制存在跟踪精度低、鲁棒性弱等问题,结合滑模控制响应迅速、抗干扰能力强的优点,提出一种基于趋近律的滑模控制方法。提出的趋近律通过特殊幂次函数和反双曲正弦函数的组合,提高了系统状态的趋近速度并... 针对目前已有智能车辆轨迹跟踪控制存在跟踪精度低、鲁棒性弱等问题,结合滑模控制响应迅速、抗干扰能力强的优点,提出一种基于趋近律的滑模控制方法。提出的趋近律通过特殊幂次函数和反双曲正弦函数的组合,提高了系统状态的趋近速度并且平滑和限制了抖振现象,可实现控制车辆平顺快速跟踪参考轨迹。在Simulink软件上搭建了车辆运动学模型并进行轨迹跟踪仿真实验,通过与双幂次趋近律滑模控制进行对比验证了控制效果。仿真实验结果表明,相对于双幂次趋近律滑模控制,提出的趋近律滑模控制的车辆能更快地跟踪到参考轨迹,横向和纵向误差收敛速度明显增快,航向角抖振现象减弱,系统具有更快的趋近速度,并且抖振现象被削弱。 展开更多
关键词 车辆 轨迹跟踪 滑模控制 趋近律 仿真
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刚柔性耦合机械臂轨迹跟踪与振动抑制 被引量:35
15
作者 戈新生 崔玮 赵秋玲 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期188-191,共4页
讨论刚柔性耦合机械臂轨迹跟踪控制和振动抑制问题。以双连杆刚柔性机械臂为例,建立了双连杆刚柔性机械臂的非线性动力学方程,运用基于模型的非线性解耦反馈控制方法,使方程中关节角变量和弹性变量部分解耦。利用机械臂逆动力学方法和... 讨论刚柔性耦合机械臂轨迹跟踪控制和振动抑制问题。以双连杆刚柔性机械臂为例,建立了双连杆刚柔性机械臂的非线性动力学方程,运用基于模型的非线性解耦反馈控制方法,使方程中关节角变量和弹性变量部分解耦。利用机械臂逆动力学方法和线性二次型(LQ)最优控制方法讨论刚柔性耦合机械臂的轨迹跟踪控制问题和消除残余振动的控制问题。通过数值仿真计算,表明文中方法的有效性。 展开更多
关键词 刚柔性机械臂 非线性解耦 轨迹跟踪 振动抑制 仿真
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非完整移动机器人的自适应滑模轨迹跟踪控制 被引量:34
16
作者 闫茂德 吴青云 贺昱曜 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期579-581,584,共4页
针对动力学模型描述的非完整移动机器人系统,研究了其在未知参数和不确定性干扰下的轨迹跟踪控制问题,基于反演技术和自适应滑模控制的思想设计了具有全局渐近稳定的轨迹跟踪控制律。该控制律将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚... 针对动力学模型描述的非完整移动机器人系统,研究了其在未知参数和不确定性干扰下的轨迹跟踪控制问题,基于反演技术和自适应滑模控制的思想设计了具有全局渐近稳定的轨迹跟踪控制律。该控制律将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制量和部分Lyapunov函数简化了控制器设计,并具有直观的稳定性分析。满足了移动机器人的轨迹跟踪要求,且具有设计方法简单、鲁棒性强的特点。仿真结果验证了所设计控制器的有效性和正确性。 展开更多
关键词 移动机器人 自适应滑模控制 轨迹跟踪 反演技术
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移动机器人轨迹跟踪的模糊PID-P型迭代学习控制 被引量:35
17
作者 刘国荣 张扬名 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1536-1541,共6页
本文针对移动机器人轨迹跟踪控制问题的研究,提出了一种基于移动机器人运动模型的模糊开闭环PID-P型非线性离散迭代学习控制方法,给出了PID-P型迭代学习的收敛条件及其证明过程,并采用模糊控制的原理整定PID三个学习增益矩阵的参数.该... 本文针对移动机器人轨迹跟踪控制问题的研究,提出了一种基于移动机器人运动模型的模糊开闭环PID-P型非线性离散迭代学习控制方法,给出了PID-P型迭代学习的收敛条件及其证明过程,并采用模糊控制的原理整定PID三个学习增益矩阵的参数.该控制方法提高了移动机器人对特定轨迹的重复跟踪能力,具有算法实现简单的特点.实验仿真结果表明,采用模糊开闭环PID-P型迭代学习控制算法对轨迹跟踪是可行有效的. 展开更多
关键词 移动机器人 迭代学习控制 轨迹跟踪 模糊控制
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一种机器人鲁棒自适应控制法 被引量:30
18
作者 焦晓红 李运锋 +1 位作者 方一鸣 耿秋实 《机器人技术与应用》 2002年第3期40-43,共4页
针对具有参数不确定性的机器人轨迹跟踪问题 ,本文提出了一种自适应鲁棒控制策略。该控制器的设计由非线性PD控制和自适应反馈控制构成 ,避免了单纯线性PD控制导致的初始输出力矩过大问题 ,并针对有界扰动的上确界为已知和未知两种情况... 针对具有参数不确定性的机器人轨迹跟踪问题 ,本文提出了一种自适应鲁棒控制策略。该控制器的设计由非线性PD控制和自适应反馈控制构成 ,避免了单纯线性PD控制导致的初始输出力矩过大问题 ,并针对有界扰动的上确界为已知和未知两种情况分别设计了控制器。 展开更多
关键词 机器人 自适应控制 鲁棒性 轨迹跟踪 参数辨识
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低空突防中的若干关键技术 被引量:22
19
作者 沈春林 徐克虎 贺也平 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期335-342,共8页
近年来的战争显示 ,低空突防在现代战争中发挥着越来越重要的作用 ,发展低空突防技术已成为我国国防建设的一项重要而紧迫的任务。文中对低空突防飞行器进行“地形跟随 /地形回避 /威胁回避 (TF/ TA2 )”机动飞行的若干关键技术 ,如数... 近年来的战争显示 ,低空突防在现代战争中发挥着越来越重要的作用 ,发展低空突防技术已成为我国国防建设的一项重要而紧迫的任务。文中对低空突防飞行器进行“地形跟随 /地形回避 /威胁回避 (TF/ TA2 )”机动飞行的若干关键技术 ,如数字地图、航迹规划、信息融合、地形特征匹配与轨迹跟踪的发展过程、重要的研究方法及主要研究成果进行了系统的总结 ,指出了低空突防关键技术中的不足之处 ,对其未来的发展方向作出了展望。 展开更多
关键词 信息融合 数字地图 航迹规划 轨迹跟踪 低空突防
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改进神经网络自适应滑模控制的机器人轨迹跟踪控制 被引量:30
20
作者 付涛 王大镇 +1 位作者 弓清忠 祁丽 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期523-530,共8页
为了提高机器人轨迹跟踪控制性能,在神经网络滑模控制方法的基础上,提出了一种改进型神经网络自适应滑模控制方法.该方法将神经网络作为控制器,利用其非线性映射能力来逼近各种未知非线性,同时通过在控制律中加入鲁棒项来消除逼近误差.... 为了提高机器人轨迹跟踪控制性能,在神经网络滑模控制方法的基础上,提出了一种改进型神经网络自适应滑模控制方法.该方法将神经网络作为控制器,利用其非线性映射能力来逼近各种未知非线性,同时通过在控制律中加入鲁棒项来消除逼近误差.考虑到隐含层单元数和网络结构参数对神经网络映射有效性的影响,将降低抖振作为优化目标,采用粒子群优化算法对网络结构参数进行优化.最后在Matlab/Simulink环境下进行了仿真实验,并与其他控制方法进行了对比分析.仿真结果表明,基于该方法所设计的控制系统具有良好的鲁棒性和控制精确度,同时有效地削弱了抖振. 展开更多
关键词 神经网络 机器人 轨迹跟踪 滑模控制 粒子群优化算法
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