双连杆刚柔机械臂无残余振动位置控制 被引量：9

1

作者 孟庆鑫 赖旭芝 +2 位作者 闫泽 王亚午 吴敏 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期620-628,共9页

针对双连杆刚柔机械臂,提出一种基于轨迹规划的无残余振动位置控制方法,在将机械臂的末端执行器从任意初始位置移动到目标位置的同时,确保系统没有残余振动产生.首先,建立系统的动力学模型,并通过分析该模型得到系统的状态约束方程.其次... 针对双连杆刚柔机械臂,提出一种基于轨迹规划的无残余振动位置控制方法,在将机械臂的末端执行器从任意初始位置移动到目标位置的同时,确保系统没有残余振动产生.首先,建立系统的动力学模型,并通过分析该模型得到系统的状态约束方程.其次,基于状态约束方程,运用双向轨迹规划方法规划一条系统前向轨迹和一条系统反向轨迹.然后,利用时间倒转方法及基于遗传算法的轨迹优化方法对两条轨迹进行拼合,得到一条从系统初始状态到目标状态的期望轨迹.最后,设计轨迹跟踪控制器使系统沿期望轨迹到达目标状态,实现系统的无残余振动位置控制目标.仿真结果验证了本文所提方法的有效性. 展开更多

关键词 欠驱动机械系统 柔性机械臂 位置控制 残余振动 轨迹规划

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体操机器人控制的李雅普诺夫方法 被引量：2

2

作者 赖旭芝 黄灿 《计算技术与自动化》 2004年第2期4-7,共4页

本文针对两杆体操机器人摇起与平衡的切换控制问题,基于李雅普诺夫方法,提出了确保平滑而又稳定的模糊控制切换策略。当体操机器人的能量达到一定值时,切换控制规律保证能量变化小的情况下,使体操机器人第二杆伸直,从而实现控制规律的... 本文针对两杆体操机器人摇起与平衡的切换控制问题,基于李雅普诺夫方法,提出了确保平滑而又稳定的模糊控制切换策略。当体操机器人的能量达到一定值时,切换控制规律保证能量变化小的情况下,使体操机器人第二杆伸直,从而实现控制规律的切换。仿真实验验证了本文提出方法的有效性。 展开更多

关键词 体操机器人 李雅普诺夫方法 切换控制 模糊控制 TS模糊模型

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基于级联标准型的Acrobot反步控制 被引量：4

3

作者 张晓华 罗林英 《控制工程》 CSCD 北大核心 2014年第2期156-160,共5页

Acrobot是一种典型的二自由度欠驱动机械系统,针对Acrobot系统镇定控制中需要分别设计起摆控制器和平衡控制器,控制器设计复杂这一问题,提出一种新型的镇定控制策略,该控制策略仅仅需要设计一个控制器,就可以使Acrobot由竖直向下的稳定... Acrobot是一种典型的二自由度欠驱动机械系统,针对Acrobot系统镇定控制中需要分别设计起摆控制器和平衡控制器,控制器设计复杂这一问题,提出一种新型的镇定控制策略,该控制策略仅仅需要设计一个控制器,就可以使Acrobot由竖直向下的稳定平衡点起摆,并稳定于竖直向上的不稳定平衡点。首先,采用欧拉-拉格朗日方程为系统建立动力学模型;然后,结合部分反馈线性化,提出一种闭环全局坐标变换方案,将Acrobot系统动力学模型转换为严格反馈级联标准型;最后,采用反步法将系统分为若干个子系统,分别为每个子系统构造Lyapunov函数,并设计虚拟控制输入,最终实现系统的镇定控制。仿真结果表明,所提出的控制策略简单有效,可以应用于与Acrobot系统类似的二自由度欠驱动系统中,具有较高的理论和应用价值。 展开更多

关键词 ACROBOT 欠驱动 级联标准型 反步法

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基于非线性干扰观测器的解耦时变快速终端滑模控制 被引量：4

4

作者 杨光宇 陈思溢 +2 位作者 王雨轩 郑贝阳 黄辉先 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期1802-1813,共12页

针对一类四阶欠驱动系统,提出一种基于非线性干扰观测器的解耦时变快速终端滑模控制策略。将四阶系统分解为两个二阶子系统,分别用一个关于系统状态的非线性函数设计各子系统时变滑模面的指数项参数,用第2个子系统的滑模面构造中间变量... 针对一类四阶欠驱动系统,提出一种基于非线性干扰观测器的解耦时变快速终端滑模控制策略。将四阶系统分解为两个二阶子系统,分别用一个关于系统状态的非线性函数设计各子系统时变滑模面的指数项参数,用第2个子系统的滑模面构造中间变量,将其引入第1个子系统的滑模面中,构造出整个四阶系统的整体滑模面。采用改进的非奇异时变快速终端滑模控制律使两个子系统的状态分别在有限时间内收敛到平衡点;同时为削弱外部扰动对系统控制效果的影响,设计了一个基于双曲正切跟踪微分器的非线性干扰观测器估计外部干扰和系统的不确定性,并将估计值补偿给控制器。利用Lyapunov稳定性原理证明了系统滑模面的渐近稳定性。将该方法应用于小车倒立摆系统的稳定控制,并与现有的解耦滑模控制算法相比,验证了其有效性及优越性。 展开更多

关键词 欠驱动系统 时变快速终端滑模 解耦控制 非线性干扰观测器 渐进稳定性

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行为受限下Acrobot起摆平衡控制研究 被引量：2

5

作者 程红太 佟雷 张晓华 《控制工程》 CSCD 北大核心 2012年第2期265-269,共5页

Acrobot是一种典型的二自由度欠驱动机械系统,针对实际中可能存在的杆二摆角及驱动力矩受限的问题,研究了行为受限下系统的起摆与平衡控制问题。将整个过程分为起摆和平衡2个阶段,首先利用垂直向上不稳定平衡点处近似线性模型,设计了基... Acrobot是一种典型的二自由度欠驱动机械系统,针对实际中可能存在的杆二摆角及驱动力矩受限的问题,研究了行为受限下系统的起摆与平衡控制问题。将整个过程分为起摆和平衡2个阶段,首先利用垂直向上不稳定平衡点处近似线性模型,设计了基于LQR方法的平衡控制器,并以减小平衡控制过程力矩为目标讨论了切换姿态的优化问题;起摆控制采用了基于参考路径的能量泵入法,提出了一个改进的参考路径,采用部分反馈线性化方法实现对参考路径的跟踪,可以保证摆角在一定范围内摆动的情况下系统机械能不断增加,使起摆结束时具有更优的切换姿态,从而更容易切换至平衡控制阶段,同时使得平衡控制过程更加平稳,所需力矩更小。最后给出了实物实验结果,证明了所提控制策略的有效性。 展开更多

关键词 ACROBOT 欠驱动机械系统 LQR 能量泵入法 反馈线性化

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轮式倒立摆系统的动态面控制研究 被引量：2

6

作者 李成革 黄剑 王永骥 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期25-28,共4页

针对一类典型欠驱动系统(轮式倒立摆)提出了一种动态面控制方法,以实现其自平衡控制.首先将轮式倒立摆的动力学模型转化为部分反馈形式,然后基于这种半严格反馈模型设计得到了动态面控制律.与机器人反步控制方法比较,所得到的控制器结... 针对一类典型欠驱动系统(轮式倒立摆)提出了一种动态面控制方法,以实现其自平衡控制.首先将轮式倒立摆的动力学模型转化为部分反馈形式,然后基于这种半严格反馈模型设计得到了动态面控制律.与机器人反步控制方法比较,所得到的控制器结构更为简单.通过李雅普诺夫方法,证明了闭环系统半全局一致有界,通过适当选取设计参数,系统误差可收敛到原点的一个小邻域内.仿真结果证明了该方法的有效性. 展开更多

关键词 轮式移动机器人 轮式倒立摆 动态面控制 欠驱动系统 稳定性

原文传递

欠驱动桥式吊车的自适应滑模变结构控制 被引量：2

7

作者 于涛 赵伟 杨昆 《工业控制计算机》 2020年第5期136-138,141,共4页

针对二维欠驱动桥式吊车,提出一种新型的自适应滑模控制方案。所提出的控制方案采用自适应机制调整滑模控制器的趋近参数,能够有效实现二维桥式吊车的消摆控制。利用台车位置误差和负载摆动角度的线性组合定义一个耦合变量,并在此基础... 针对二维欠驱动桥式吊车,提出一种新型的自适应滑模控制方案。所提出的控制方案采用自适应机制调整滑模控制器的趋近参数,能够有效实现二维桥式吊车的消摆控制。利用台车位置误差和负载摆动角度的线性组合定义一个耦合变量,并在此基础上设计系统的滑模面。基于桥式吊车的数学模型和指数趋近律设计自适应滑模控制器,并借助Lyapunov稳定性理论推导趋近参数的自适应律。从理论角度证明闭环控制系统的稳定性,并利用数值仿真结果验证所提出的控制方案的有效性和所设计的自适应滑模控制器的控制性能。 展开更多

关键词 二维桥式吊车 欠驱动机械系统 自适应滑模控制 消摆控制 耦合变量

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一类欠驱动机械系统的虚约束动态伺服控制 被引量：2

8

作者 程红太 张晓华 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期818-824,共7页

为了克服欠驱动机械系统无法对任意点和轨迹进行跟踪的缺点,扩大欠驱动机械系统应用领域,研究一类欠驱动机械系统的动态伺服控制问题,动态伺服控制通过规划和跟踪特定轨迹来实现任意位形空间点的瞬时可达.采用虚约束方法来规划动态伺服... 为了克服欠驱动机械系统无法对任意点和轨迹进行跟踪的缺点,扩大欠驱动机械系统应用领域,研究一类欠驱动机械系统的动态伺服控制问题,动态伺服控制通过规划和跟踪特定轨迹来实现任意位形空间点的瞬时可达.采用虚约束方法来规划动态伺服轨迹,通过构造自由度之间的约束关系,并对约束作用下系统零动态进行分析,可以方便获得符合系统特性的周期轨道;利用虚约束函数与轨道函数之间的内在联系,基于Lyapunov稳定性理论设计轨迹跟踪控制器.最后,在Acrobot实物平台上进行了实验,实验结果证明轨迹规划方法和控制方法的有效性. 展开更多

关键词 欠驱动机械系统 动态伺服控制 虚约束方法 LYAPUNOV稳定性理论 ACROBOT

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一类欠驱动机械系统的嵌套饱和控制

9

作者 高丙团 陈宏钧 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1436-1438,1442,共4页

针对一类欠驱动机械系统,设计了将系统动力学转换成严格前馈级联非线性系统的坐标和控制变换,基于得到的严格前馈形式的级联非线性系统,给出了系统的嵌套饱和控制器。结合欠驱动车摆系统,采用提出的嵌套饱和控制方案进行了系统的稳定设... 针对一类欠驱动机械系统,设计了将系统动力学转换成严格前馈级联非线性系统的坐标和控制变换,基于得到的严格前馈形式的级联非线性系统,给出了系统的嵌套饱和控制器。结合欠驱动车摆系统,采用提出的嵌套饱和控制方案进行了系统的稳定设计,对得到的稳定的控制系统进行了仿真实验,结果表明所提出的控制策略能够有效解决系统动力学可转换成前馈级联非线性系统形式的这类欠驱动机械系统的稳定控制。 展开更多

关键词 欠驱动机械系统 嵌套饱和控制 级联系统 车摆系统 仿真

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一类二阶非完整平面欠驱动机械系统位姿控制 被引量：26

10

作者 熊培银 赖旭芝 吴敏 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期690-695,共6页

针对第2关节为被动的平面五连杆欠驱动机械系统,提出一种基于模型降阶的末端位姿控制策略.首先,建立系统数学模型,通过维持第1杆初始状态,将系统降阶为一阶非完整系统;其次,通过分阶段控制驱动杆角度,将系统降阶为3个具有完整约束的两... 针对第2关节为被动的平面五连杆欠驱动机械系统,提出一种基于模型降阶的末端位姿控制策略.首先,建立系统数学模型,通过维持第1杆初始状态,将系统降阶为一阶非完整系统;其次,通过分阶段控制驱动杆角度,将系统降阶为3个具有完整约束的两连杆子系统,并基于各子系统积分特性获得驱动杆与欠驱动杆之间的角度约束关系;然后,根据角度约束关系,利用粒子群优化算法计算系统末端位姿对应的各连杆角度;最后,基于李雅普诺夫函数分阶段设计系统控制律,实现系统从初始位姿到目标位姿的控制.仿真结果验证了所提控制策略的有效性. 展开更多

关键词 平面欠驱动机械系统 模型降阶 位姿控制 粒子群优化算法

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基于智能优化算法的欠驱动机械臂位姿控制 被引量：8

11

作者 黄自鑫 秦翔宇 +1 位作者 陈振 王乐君 《控制工程》 CSCD 北大核心 2022年第11期1948-1953,共6页

针对中间关节为欠驱动的平面机械臂系统,提出一种基于轨迹规划和跟踪控制的位姿控制策略,实现了系统位姿控制目标。根据系统控制目标,针对驱动连杆设计了一条连续的运动轨迹。其中,为了实现驱动连杆的控制目标,根据驱动连杆的初始和目... 针对中间关节为欠驱动的平面机械臂系统,提出一种基于轨迹规划和跟踪控制的位姿控制策略,实现了系统位姿控制目标。根据系统控制目标,针对驱动连杆设计了一条连续的运动轨迹。其中,为了实现驱动连杆的控制目标,根据驱动连杆的初始和目标角度设计第一部分的运动轨迹;为了同时实现欠驱动连杆的控制目标,设计第二部分带有可调参数的轨迹。同时,通过差分进化算法对轨迹参数进行优化。并设计滑模变结构控制器使驱动连杆跟踪设计的运动轨迹达到目标状态。最后,仿真结果验证了该策略的有效性。 展开更多

关键词 平面欠驱动机械系统 差分进化算法 轨迹规划 跟踪控制 位姿控制

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基于可变设计参数的平面Acrobot位置快速控制方法 被引量：5

12

作者 王亚午 赖旭芝 吴敏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期110-118,共9页

为平面Acrobot系统(无重力项)提出一种基于可变设计参数的快速位置控制方法。首先,根据平面Acrobot系统的完全可积特性,获取驱动关节与欠驱动关节的角速度和角度约束关系。其次,根据系统的物理结构,推导出末端点坐标位置和两关节角度之... 为平面Acrobot系统(无重力项)提出一种基于可变设计参数的快速位置控制方法。首先,根据平面Acrobot系统的完全可积特性,获取驱动关节与欠驱动关节的角速度和角度约束关系。其次,根据系统的物理结构,推导出末端点坐标位置和两关节角度之间另一类约束关系。然后,基于这两类约束关系,利用粒子群优化算法求取目标位置对应的两杆目标角度。接着,通过构造李雅普诺夫函数为平面Acrobot系统设计控制器,并根据控制器中设计参数的特性,选择一个可变的设计参数,减少控制系统到达目标的时间。利用连杆角速度和角度约束关系,通过控制驱动杆到目标角度同时连带控制欠驱动杆到目标角度,实现系统的控制目标。最后,仿真结果验证所设计控制方法的有效性和快速性。 展开更多

关键词 平面欠驱动机械系统 平面Acrobot 位置控制 粒子群优化算法 非线性函数

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一类平面欠驱动机械系统控制方法综述 被引量：4

13

作者 黄自鑫 王乐君 《武汉工程大学学报》 CAS 2021年第4期448-454,467,共8页

欠驱动机械系统是机器人和非线性系统控制的研究热点,笔者对一类含有单一被动关节的平面欠驱动机械臂系统的控制方法的研究现状进行综述。给出了平面欠驱动机械臂的动力学模型和结构特点,并介绍了积分特性;根据积分特性将平面欠驱动机... 欠驱动机械系统是机器人和非线性系统控制的研究热点,笔者对一类含有单一被动关节的平面欠驱动机械臂系统的控制方法的研究现状进行综述。给出了平面欠驱动机械臂的动力学模型和结构特点,并介绍了积分特性;根据积分特性将平面欠驱动机械臂分为完整系统、一阶非完整系统和二阶非完整系统,并对现有运动控制方法展开分析和讨论;在此基础上,对平面欠驱动机械臂系统控制存在的问题进行了简要分析,针对未来研究方向进行了展望,如统一的控制策略,多被动关节平面机械臂控制,多平面欠驱动机械臂控制,空间欠驱动机械臂控制,鲁棒策略和实验验证。 展开更多

关键词 平面欠驱动机械系统 非完整约束 运动控制

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