浮动基座空间机械臂系统的动力学建模与惯性轨迹跟踪的滑模控制 被引量：19

1

作者 陈力 刘延柱 《力学季刊》 CSCD 2000年第4期482-486,共5页

本文利用多刚体系统动力学方法对载体位置、姿态均不受控制的浮动基空间机械臂系统的运动学、动力学作了分析,并结合系统的动量与动量矩守恒关系建立了系统的动力学方程及运动的广义Jacobi关系。以此为基础,对空间机械臂末端抓手追踪惯... 本文利用多刚体系统动力学方法对载体位置、姿态均不受控制的浮动基空间机械臂系统的运动学、动力学作了分析,并结合系统的动量与动量矩守恒关系建立了系统的动力学方程及运动的广义Jacobi关系。以此为基础,对空间机械臂末端抓手追踪惯性空间期望轨迹的控制问题作了研究。考虑到空间机械臂系统的结构复杂性及某些参数(如液体控制燃料的数量)的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构滑模控制理论,设计了轨迹跟踪控制的变结构滑模控制方案。此控制方案的优点在于:在操作过程中不需要对空间机械臂载体的位置、姿态进行主动控制,因此将大大减少位置、姿态控制装置的燃料消耗。通过对平面三杆自由浮动空间机械臂系统的仿真计算,证实了文中提出的变结构滑模控制方案的有效性。 展开更多

关键词 浮动基座空间机械臂 滑模跟踪控制 动力学建模 惯性轨迹跟踪

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压电陶瓷作动器的MPI动态迟滞建模与控制

2

作者 周子希 王贞艳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期131-136,共6页

压电陶瓷是一种具有迟滞非线性的智能材料。为了实现系统的精密跟踪控制,提出一种基于MPI(modified Prandtl-Ishlinskii)的Hammerstein动态迟滞模型,并基于该模型设计了滑模跟踪控制方案。在play算子的上升边沿和下降边沿阈值处引入了... 压电陶瓷是一种具有迟滞非线性的智能材料。为了实现系统的精密跟踪控制,提出一种基于MPI(modified Prandtl-Ishlinskii)的Hammerstein动态迟滞模型,并基于该模型设计了滑模跟踪控制方案。在play算子的上升边沿和下降边沿阈值处引入了延时系数,并串联死区算子构成改进的非对称PI(Prandtl-Ishlinskii)模型,基于MPI的Hammerstein动态迟滞非线性模型可以描述压电陶瓷作动器的率相关迟滞特性。通过采集在单频率10 Hz,40 Hz,80 Hz和复合频率10~90 Hz正弦输入电压信号下的压电陶瓷作动器的位移数据,并采用粒子群算法和最小二乘递推方法辨识MPI模型参数和ARX(auto regressive model with exogenous input)模型参数,验证了模型的可行性,相较于基于经典PI的Hammerstein动态迟滞模型,模型误差分别降低了37%,42%,35%和24%。最后,构建迟滞补偿器,利用Hammerstein模型的模块化特点,提出一种可以实现对系统动态跟踪控制的滑模控制方案,并搭建了滑模控制压电系统试验平台,对单频率1 Hz,40 Hz,80 Hz和复合频率10~90 Hz的正弦输入电压信号进行了微位移实时跟踪控制试验,试验中的相对误差在7.62%以内,均方根最大误差为1.8573μm,表明所提出的滑模控制器有较强的跟踪性能。 展开更多

关键词 压电陶瓷作动器 迟滞非线性 Hammerstein动态迟滞模型 MPI模型 滑模跟踪控制

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具有动态出链路的复杂动态网络节点滑模跟踪控制

3

作者 李浩霖 王银河 王小溪 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期290-297,共8页

复杂动态网络可视为由多个子系统(抽象为节点)组成的大系统,节点之间通过链路关系相互耦合,因而时变链路关系会对节点的动态行为产生影响。为此考虑具有时变链路的复杂动态网络,将网络链路关系视为动态系统,在链路与节点间的动态耦合关... 复杂动态网络可视为由多个子系统(抽象为节点)组成的大系统,节点之间通过链路关系相互耦合,因而时变链路关系会对节点的动态行为产生影响。为此考虑具有时变链路的复杂动态网络,将网络链路关系视为动态系统,在链路与节点间的动态耦合关系的辅助作用下,采用滑模变结构方法设计节点控制器,实现节点的渐近跟踪控制。然后通过一个实例仿真验证了所提控制策略的有效性。与几种现有方法相比,本文方法的优势是在节点子系统中考虑了未知的外部干扰与系统不确定性,并通过构造链路系统的辅助参考跟踪目标,助力节点控制器完成跟踪控制任务。 展开更多

关键词 复杂动态网络 出链路 滑模跟踪控制 节点子系统 系统不确定性

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移动机器人的滑模跟踪控制 被引量：3

4

作者 秦鹏 温阳东 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2001年第1期96-98,共3页

文章讨论了移动机器人在外界干扰情况下的变结构控制问题 ,并提出一种机器人滑模跟踪控制方案 ,利用简化的动力学模型 ,使机器人能够跟踪给定的轨迹。采用极坐标表示机器人的位姿 ,利用非线性滑动面和指数趋近率 ,确定控制方法 ,使系统... 文章讨论了移动机器人在外界干扰情况下的变结构控制问题 ,并提出一种机器人滑模跟踪控制方案 ,利用简化的动力学模型 ,使机器人能够跟踪给定的轨迹。采用极坐标表示机器人的位姿 ,利用非线性滑动面和指数趋近率 ,确定控制方法 ,使系统在外界扰动的情况下 ,其跟踪误差能在有限时间内收敛到零。 展开更多

关键词 移动机器人 轨线跟踪 滑模跟踪控制 变结构控制

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自由漂浮双臂空间机器人关节空间轨迹跟踪的变结构滑模控制 被引量：2

5

作者 陈志煌 陈力 《福州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期436-439,共4页

利用多刚体系统动力学的方法对载体位置、姿态均不受控制的浮动基双臂空间机器人系统的运动学、动力学作了分析,并结合系统的动量守恒及动量矩守恒关系建立了系统的动力学方程.以此为基础,对双臂空间机器人关节追踪关节空间期望轨迹的... 利用多刚体系统动力学的方法对载体位置、姿态均不受控制的浮动基双臂空间机器人系统的运动学、动力学作了分析,并结合系统的动量守恒及动量矩守恒关系建立了系统的动力学方程.以此为基础,对双臂空间机器人关节追踪关节空间期望轨迹的控制问题作了研究.考虑到双臂空间机器人系统的结构复杂性及某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构滑模控制理论,设计了轨迹跟踪控制的变结构滑模控制方案.此控制方案的优点在于:在操作过程中不需要对双臂空间机器人载体的位置、姿态进行主动控制,因此将大大减少位置、姿态控制装置的燃料消耗.通过对该机器人系统的仿真计算,证实了文中提出的变结构滑模控制方案的有效性. 展开更多

关键词 浮动基双臂空间机器人 多刚体系统动力学 滑模跟踪控制 关节

原文传递

一种单连杆机械臂柔性关节的滑模变结构控制 被引量：7

6

作者 安凯 王飞飞 《现代电子技术》 北大核心 2016年第2期4-8,共5页

研究一种带柔性关节的单连杆机械臂的跟踪控制问题,其中体现关节柔性的是连接单连杆机械臂和驱动电机的两个仿腱线弹簧。利用Lagrange方程导出跟踪控制问题的数学模型,引进滑模变结构控制技术,给出Hurwitz多项式的确定以及滑模控制器的... 研究一种带柔性关节的单连杆机械臂的跟踪控制问题,其中体现关节柔性的是连接单连杆机械臂和驱动电机的两个仿腱线弹簧。利用Lagrange方程导出跟踪控制问题的数学模型,引进滑模变结构控制技术,给出Hurwitz多项式的确定以及滑模控制器的设计方法,并讨论Hurwitz多项式的根对控制效果的影响。将滑模控制器的表示式代入跟踪控制问题的数学模型中,得到状态变量的非线性微分方程组,利用Matlab进行仿真,得到了理想的控制输出效果。 展开更多

关键词 单连杆机械臂 柔性关节 最优滑模跟踪控制 多目标规划

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基于位置跟踪的机械臂多电机新型滑模控制策略

7

作者 王宏志 王婷婷 +1 位作者 兰淼淼 徐硕 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1443-1458,共16页

为了解决多电机驱动的机械臂系统在复杂环境运行时,其关节位置容易受到负载等外界干扰,导致位置的跟踪误差及同步误差较大,造成系统工作性能下降等问题,提出了一种新型多电机环形耦合控制策略(NRCC)。NRCC中设置了同步比例系数保证多电... 为了解决多电机驱动的机械臂系统在复杂环境运行时,其关节位置容易受到负载等外界干扰,导致位置的跟踪误差及同步误差较大,造成系统工作性能下降等问题,提出了一种新型多电机环形耦合控制策略(NRCC)。NRCC中设置了同步比例系数保证多电机协调运行;设计了自抗扰补偿控制器和相邻平均误差处理器,自抗扰补偿控制器通过相邻平均误差信号对电机位置控制信号进行二次补偿,减小了多电机间的同步误差;同时,提出了一种自适应神经模糊推理系统(ANFIS)优化的新型指数趋近率滑模跟踪控制器(ANFIS-SMC)和扰动观测器保证电机的位置跟踪性能。仿真结果表明:该控制策略有效地减小了多电机间的同步误差,保证了电机的高精度跟踪性能。 展开更多

关键词 控制理论与控制工程 机械臂 多电机 环形耦合控制 自适应神经模糊推理系统 滑模跟踪控制器

原文传递

筒状共轴折叠双旋翼无人直升机控制仿真与设计

8

作者 周洋 陈超波 +2 位作者 王司令 李继超 吉思臣 《现代电子技术》 2023年第8期111-117,共7页

针对双电机驱动的共轴折叠双旋翼无人直升机载荷偏小的问题,文中提出一种单层周期变距的筒状共轴折叠双旋翼无人直升机。动力系统采用伞齿机械同步结构使上下层旋翼同速旋转,旋翼系统采用下层周期变距和上层变总距。上下桨毂采用不等长... 针对双电机驱动的共轴折叠双旋翼无人直升机载荷偏小的问题,文中提出一种单层周期变距的筒状共轴折叠双旋翼无人直升机。动力系统采用伞齿机械同步结构使上下层旋翼同速旋转,旋翼系统采用下层周期变距和上层变总距。上下桨毂采用不等长设计,避免旋转展开时打桨。然后,建立该筒状共轴无人直升机的动力学模型和气动模型;并针对共轴双旋翼直升机的非线性控制问题,设计一种基于滑模控制的姿态和位置控制器,利用Matlab对该控制器进行仿真。最后,制作原理样机,通过实验验证控制方案的有效性。结果表明,所设计的无人直升机可以顺利打开桨叶,实现稳定悬停和飞行。 展开更多

关键词 共轴双旋翼 无人直升机 可折叠旋翼 滑模跟踪控制器 仿真验证 样机测试

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并联机器人的模糊滑模跟踪控制研究 被引量：1

9

作者 伍超 《赤峰学院学报（自然科学版）》 2016年第7期57-58,共2页

本文针对以交流伺服电机驱动的少自由度并联机器人,设计了一种模糊滑模跟踪控制律.仿真结果表明,该算法解决了传统变结构控制在数字实现时的抖振问题,且对系统参数变化不敏感,具有良好的跟踪性能,实现了对该并联机器人机构的高精度实时... 本文针对以交流伺服电机驱动的少自由度并联机器人,设计了一种模糊滑模跟踪控制律.仿真结果表明,该算法解决了传统变结构控制在数字实现时的抖振问题,且对系统参数变化不敏感,具有良好的跟踪性能,实现了对该并联机器人机构的高精度实时控制. 展开更多

关键词 并联机器人 变结构控制 模糊控制 模糊滑模跟踪控制

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一种新型3-RRPU并联机构的运动学及鲁棒控制研究

10

作者 韩秀英 李旭莹 +1 位作者 凌金博 杨琨 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第8期1464-1471,共8页

针对现有的三平移并联机构大多正解不唯一、较难实现精确稳定运动控制的问题,提出了一种新的3-RRPU型三平移并联机构,同时研究了机构的运动学、动力学及轨迹跟踪控制方法。首先,运用螺旋理论分析了该机构三平移的原理,进行了驱动输入的... 针对现有的三平移并联机构大多正解不唯一、较难实现精确稳定运动控制的问题,提出了一种新的3-RRPU型三平移并联机构,同时研究了机构的运动学、动力学及轨迹跟踪控制方法。首先,运用螺旋理论分析了该机构三平移的原理,进行了驱动输入的选取与论证,对机构平台奇异性、驱动奇异性和支链奇异性进行了分析;其次,运用运动学理论建立了运动学模型,推导了位置正、逆解析解;再次,运用拉格朗日动力学理论建立了机构操作空间的刚体动力学模型;最后,提出了一种基于非线性反馈解耦的自适应滑模轨迹跟踪控制方法,以证明其控制稳定性,并基于动力学模型对空间轨迹跟踪精度和控制力矩进行了仿真分析。研究结果表明:3-RRPU并联机构的位置正解在一般位形下具有唯一性,机构的平台奇异位形和驱动奇异位形少且无支链奇异。该轨迹控制方法可使机构在载荷20 kg、速度0.18 m/s、加速度0.12 m/s 2下,实现0.002 m以内的高精度复杂轨迹跟踪;基于Sigmoid函数的轨迹控制方法还能有效削弱控制力矩的抖振,为实现工业领域高速、高精度、高性能的三平移运动提供了新方法。 展开更多

关键词 三平移并联机构 位置正解 奇异性 螺旋理论 非线性反馈解耦 自适应滑模轨迹跟踪控制方法 机构操作空间

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基于遗传算法的滑模目标跟踪控制

11

作者 马玉明 张洁 《山东轻工业学院学报（自然科学版）》 CAS 2001年第4期1-4,共4页

本文介绍了遗传算法 ,并设计推出一种滑模目标跟踪控制器 ,并利用遗传算法对滑模目标跟踪控制器进行了优化 。

关键词 遗传算法 滑模控制 适应值函数 滑模目标跟踪控制器 仿

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一种鲁棒滑模自适应跟踪控制

12

作者 李德权 《吉首大学学报（自然科学版）》 CAS 2002年第4期73-76,共4页

对一类具有未知有界干扰与未知参数的单输入单输出最小相位线性离散系统,基于滑模变结构控制,设计了一种鲁棒滑模跟踪控制器,可使系统全局渐近稳定(即输入输出有界).

关键词 鲁棒滑模自适应跟踪控制 变结构控制 不确定性 最小相位 全局渐近稳定 离散系统

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