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基于滑模观测器的四旋翼无人机全回路解耦控制 被引量：6
1
作者 赵振华 肖亮 +1 位作者 曹东 张朋 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期288-297,共10页
针对四旋翼无人机复杂轨迹跟踪控制面临的多通道耦合、强非线性以及多源干扰等问题,考虑四旋翼无人机的位置回路、姿态回路动态跟踪误差和执行机构实现过程,提出了一种全回路轨迹跟踪控制方案。首先,将四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题转... 针对四旋翼无人机复杂轨迹跟踪控制面临的多通道耦合、强非线性以及多源干扰等问题,考虑四旋翼无人机的位置回路、姿态回路动态跟踪误差和执行机构实现过程,提出了一种全回路轨迹跟踪控制方案。首先,将四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题转化为位置回路和姿态回路的指令跟踪问题;其次,将不同通道之间的耦合以及多源干扰影响视作集总干扰,并基于高阶滑模观测器对其进行估计;然后,基于干扰估计信息和动态逆控制算法,分别在位置和姿态回路构造复合动态逆控制器;最后,将位置回路和姿态回路的虚拟控制量转换为旋翼转速。该文控制方案实现了旋翼无人机位置回路和姿态回路不同控制通道之间的解耦,在保证各个通道设计独立的前提下,实现了轨迹的渐近跟踪。针对圆柱螺旋线轨迹跟踪的仿真结果验证了该文解耦控制方案的有效性。 展开更多
关键词 滑模观测器 四旋翼无人机 解耦控制 位置回路 姿态回路 轨迹跟踪 集总干扰
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关节空间内工业机器人抗干扰轨迹跟踪控制 被引量：4
2
作者 吴晓燕 虞启凯 韩江义 《机床与液压》 北大核心 2021年第3期52-57,共6页
针对工业机器人在关节空间内轨迹跟踪精度差和易受集总干扰影响等问题,提出一种基于非线性扰动观测器的快速连续非奇异终端滑模控制策略。根据拉格朗日方程推导出四轴工业机器人的动力学模型,获得系统的输入输出关系。引入非线性扰动观... 针对工业机器人在关节空间内轨迹跟踪精度差和易受集总干扰影响等问题,提出一种基于非线性扰动观测器的快速连续非奇异终端滑模控制策略。根据拉格朗日方程推导出四轴工业机器人的动力学模型,获得系统的输入输出关系。引入非线性扰动观测器对集总干扰进行估计与补偿,设计快速连续非奇异终端滑模控制器来加快系统状态量的收敛速率,提高关节空间内轨迹跟踪的精度。由李雅普诺夫稳定性理论证明了此控制器的全局稳定性。通过仿真案例与试验研究验证了所设计控制策略的有效性,结果表明:该控制器能有效抑制集总干扰影响,保证工业机器人轨迹跟踪的精度,具有一定的工程参考价值。 展开更多
关键词 工业机器人 轨迹跟踪控制 集总干扰 非线性扰动观测器 终端滑模
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面向水质采样的绳驱动空中机械臂抗干扰控制 被引量：4
3
作者 丁力 姚勇 +2 位作者 巢渊 王尧尧 吴洪涛 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期452-458,共7页
绳驱动空中机械臂是一种由旋翼飞行器和多自由度机械臂构成的新型机器人系统。为了增强机械臂在排污管口水质采样时的关节空间控制性能,提出了一种结合快速连续非奇异终端滑模控制与线性扩张状态观测器的抗干扰控制策略。阐述了绳驱动... 绳驱动空中机械臂是一种由旋翼飞行器和多自由度机械臂构成的新型机器人系统。为了增强机械臂在排污管口水质采样时的关节空间控制性能,提出了一种结合快速连续非奇异终端滑模控制与线性扩张状态观测器的抗干扰控制策略。阐述了绳驱动空中机械臂的结构设计,建立计及关节柔性的动力学模型。利用线性扩张状态观测器来估计与补偿系统集总干扰,采用快速连续非奇异终端滑模面来保证系统状态量的有限时间收敛和抑制控制力矩的抖振。通过李雅普诺夫稳定性定理分析了所设计控制器的稳定性。最后,通过可视化仿真和地面汲水试验验证了所提控制器的有效性,结果表明,所提控制器的收敛速度、鲁棒性、准确性和抗干扰能力优于其他两种控制器,能有效抑制系统抖振,满足水质采样的作业需求。 展开更多
关键词 空中机械臂 水质采样 终端滑模 线性扩张状态观测器 集总干扰
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系留式无人机抗干扰轨迹跟踪控制研究 被引量：2
4
作者 丁力 虞青 +2 位作者 刘凯磊 刘晨 郑欣 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第12期95-100,共6页
面向空中作业时的大续航需求,系留式无人机是将旋翼飞行器与地面系泊单元相结合所提出的新型飞行器。实际作业中,系留缆绳的收放会引起无人机动力学性能变化,进而影响其轨迹跟踪控制;同时,由系统未建模特性与阵风干扰组成的集总干扰也... 面向空中作业时的大续航需求,系留式无人机是将旋翼飞行器与地面系泊单元相结合所提出的新型飞行器。实际作业中,系留缆绳的收放会引起无人机动力学性能变化,进而影响其轨迹跟踪控制;同时,由系统未建模特性与阵风干扰组成的集总干扰也将影响轨迹跟踪控制效果。针对上述问题,提出了一种基于扰动观测器的自适应滑模鲁棒控制算法。首先,引入悬链线理论描述系留缆绳的拉力变化,采用牛顿-欧拉方程建立整个系统的动力学模型。其次,在Lyapunov定理的框架下,利用扰动观测器来估计与补偿集总干扰,设计自适应滑模控制律来保证系统跟踪误差收敛。最后,通过仿真算例和试验分析,验证了本文控制策略的有效性,结果表明:所提控制算法比终端滑模控制算法具有更高的轨迹跟踪精度,能够帮助系留式无人机跟踪复杂轨迹。 展开更多
关键词 系留式无人机 轨迹跟踪控制 扰动观测器 自适应滑模控制 集总干扰
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基于GPIO的磁悬浮系统的输出反馈抗干扰控制
5
作者 穆静静 兰奇逊 +1 位作者 李秋红 李亚楠 《河南城建学院学报》 CAS 2020年第6期87-92,共6页
将磁悬浮系统的不确定参数和所受干扰看作系统的集总干扰,设计了一个连续的广义比例积分观测器,对磁悬浮系统中未测量的状态和集总干扰进行估计;然后根据未测量的系统状态和集总干扰的估计值以及输出反馈占优技术,给出了一种由线性输出... 将磁悬浮系统的不确定参数和所受干扰看作系统的集总干扰,设计了一个连续的广义比例积分观测器,对磁悬浮系统中未测量的状态和集总干扰进行估计;然后根据未测量的系统状态和集总干扰的估计值以及输出反馈占优技术,给出了一种由线性输出反馈控制律和前馈补偿项组成的反馈控制器的设计方法。严格的理论证明,在所给的输出反馈抗干扰控制器下闭环系统的状态将收敛到一个可调的任意小的有界区域内。最后运用仿真结果验证了所给控制算法的有效性。 展开更多
关键词 磁悬浮系统 集总干扰 广义比例积分观测器 抗干扰控制
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