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基于状态约束的柔性机械臂奇异摄动控制
1
作者 齐瑞 于金鹏 +2 位作者 刘加朋 司晨怡 朱钰 《控制工程》 北大核心 2025年第1期51-58,共8页
针对未知扰动减弱柔性机械臂系统的控制效果,关节位置跟踪在反步控制设计中的推导复杂,以及跟踪误差过大引起安全事故等问题,提出了一种基于状态约束、指令滤波和模糊自适应的奇异摄动控制方法,对柔性机械臂系统进行关节位置跟踪控制。... 针对未知扰动减弱柔性机械臂系统的控制效果,关节位置跟踪在反步控制设计中的推导复杂,以及跟踪误差过大引起安全事故等问题,提出了一种基于状态约束、指令滤波和模糊自适应的奇异摄动控制方法,对柔性机械臂系统进行关节位置跟踪控制。该方法通过奇异摄动解耦简化柔性机械臂系统,利用log型障碍李雅普诺夫函数对慢子系统进行状态误差约束;引入指令滤波和模糊自适应降低控制设计的计算复杂程度并解决控制精度受非线性扰动影响的问题。仿真结果表明,所提方法有效克服了扰动降低控制精度的问题,有较好的跟踪效果,能保证慢子系统的状态量被约束在指定范围内。 展开更多
关键词 奇异摄动 状态约束 障碍李雅普诺夫函数 柔性机械臂
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基于LuGre摩擦补偿的机器人关节EPCH与反步协调控制
2
作者 杨晓宇 于海生 +2 位作者 吴贺荣 孟祥祥 尚玉亮 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第10期1777-1785,共9页
为了提高机器人关节在运行时的控制性能,提出了机器人系统的摩擦补偿与协调控制策略。首先,根据LuGre摩擦模型建立了旋转矢量(rotary vector,RV)减速器的动力学方程,在摩擦模型参数未知和内部状态变量不可测的情况下分别构造摩擦参数自... 为了提高机器人关节在运行时的控制性能,提出了机器人系统的摩擦补偿与协调控制策略。首先,根据LuGre摩擦模型建立了旋转矢量(rotary vector,RV)减速器的动力学方程,在摩擦模型参数未知和内部状态变量不可测的情况下分别构造摩擦参数自适应律和状态观测器,对RV减速器内部存在的滚动摩擦进行补偿。然后,设计误差端口受控哈密顿(error port-controlled Hamiltonian,EPCH)控制器与反步控制器进行协调控制,并对高斯函数、双曲正切函数、反正切函数和复合分式函数进行综合对比分析。分析结果表明,高斯函数为最优协调函数,故将其用于协调控制策略中。仿真和实验结果表明,LuGre摩擦补偿策略减小了系统的稳态误差,协调控制策略可以使机器人系统同时具有优越的快速性与准确性。 展开更多
关键词 机器人关节 摩擦补偿 协调控制 状态观测器 最优协调函数
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永磁同步电机的神经网络滑模与预测控制
3
作者 丁豪 于海生 +1 位作者 孟祥祥 满忠璐 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第10期1823-1832,共10页
针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统转子位置跟踪问题,提出了一种基于Elman神经网络的互补滑模控制方法。首先,考虑系统的不确定性建立PMSM数学模型,利用Elman神经网络来估计系统的不确定性,以实现对P... 针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统转子位置跟踪问题,提出了一种基于Elman神经网络的互补滑模控制方法。首先,考虑系统的不确定性建立PMSM数学模型,利用Elman神经网络来估计系统的不确定性,以实现对PMSM高度的位置跟踪。然后,提出了一种PMSM无差拍预测电流控制方法,该方法相当于高增益的比例控制方法,从原理上增加了电流环的带宽,从而改善电流环的性能。计算机仿真和半实物仿真的结果表明,与传统的矢量控制相比,无差拍预测电流控制有效提高了电流环的动态性能和稳态精度,基于Elman神经网络的互补滑模控制有更好的跟踪性能。 展开更多
关键词 永磁同步电机 无差拍预测电流控制 ELMAN神经网络 互补滑模控制
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基于扰动观测器的机械臂自适应复合控制 被引量：7
4
作者 闫飞 王树波 《控制工程》 CSCD 北大核心 2022年第4期763-768,共6页
针对实际机械臂系统中存在输出限制和未知扰动的问题,设计了一种基于扰动观测器的自适应复合控制方案。利用误差转换技术解决了系统输出限制的问题,这种误差转换不需要设计额外的虚拟控制器,因此降低了控制器的复杂度。使用模糊逻辑系... 针对实际机械臂系统中存在输出限制和未知扰动的问题,设计了一种基于扰动观测器的自适应复合控制方案。利用误差转换技术解决了系统输出限制的问题,这种误差转换不需要设计额外的虚拟控制器,因此降低了控制器的复杂度。使用模糊逻辑系统去近似估计系统模型的不确定项。把模糊逼近残余的误差和外界未知扰动定义为一个复合扰动,并设计观测器消除了复合扰动对系统稳定性的影响。根据李雅普诺夫定理,给出了稳定性和收敛性的证明。仿真结果表明,所提控制方案能够有效解决输出限制的问题,并且有更好的动态和稳态性能。 展开更多
关键词 机械臂 扰动观测器 输出限制 自适应控制
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基于观测器的异步电动机指令滤波离散控制 被引量：5
5
作者 张加伟 于金鹏 +1 位作者 刘加朋 于海生 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第10期1891-1899,共9页
针对异步电动机的位置跟踪问题,提出了一种考虑电压饱和的异步电动机指令滤波离散神经网络自适应控制方法。首先,构造降维观测器来估计异步电动机的转子位置和角速度;其次,采用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络技术逼近... 针对异步电动机的位置跟踪问题,提出了一种考虑电压饱和的异步电动机指令滤波离散神经网络自适应控制方法。首先,构造降维观测器来估计异步电动机的转子位置和角速度;其次,采用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络技术逼近系统的未知非线性函数;最后,运用指令滤波技术解决传统反步法存在的“计算复杂性”和因果矛盾问题,同时引入补偿信号消除滤波误差。通过李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,设计的控制器能够有效地克服电压饱和对系统的影响,并且具有良好的位置跟踪性能。 展开更多
关键词 指令滤波反步 观测器 电压饱和 异步电动机 离散
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基于改进型趋近律的机械臂滑模控制 被引量：4
6
作者 赵凯旋 王树波 李冬伍 《控制工程》 CSCD 北大核心 2022年第12期2221-2226,共6页
针对滑模控制的机械臂轨迹跟踪中存在收敛速度慢和系统抖振问题,为进一步提高机械臂控制的动态性能,通过分析两种类型趋近律的优缺点,设计了一种能够在提升收敛速度的同时对系统抖振进行有效控制并提高系统鲁棒性的改进型滑模趋近律。... 针对滑模控制的机械臂轨迹跟踪中存在收敛速度慢和系统抖振问题,为进一步提高机械臂控制的动态性能,通过分析两种类型趋近律的优缺点,设计了一种能够在提升收敛速度的同时对系统抖振进行有效控制并提高系统鲁棒性的改进型滑模趋近律。以二关节串联机械臂为控制对象,使用仿真工具Simulink进行仿真实验。仿真结果表明,该改进型趋近律可以缩短收敛时间,能够对系统抖振进行有效控制,验证了该改进型趋近律的可行性与有效性。 展开更多
关键词 机械臂 滑模控制 趋近律 抖振
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拒绝服务攻击下直流微电网的事件触发控制 被引量：4
7
作者 马永胜 车伟伟 邓超 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1907-1914,共8页
本文研究受拒绝服务攻击下直流微电网的事件触发控制问题.考虑到直流微电网的状态并不总是可获得,设计了一个观测器来估计直流微电网的状态.基于观测器的估计状态,对于受拒绝服务攻击的直流微电网设计了一种新颖的弹性攻击的事件触发控... 本文研究受拒绝服务攻击下直流微电网的事件触发控制问题.考虑到直流微电网的状态并不总是可获得,设计了一个观测器来估计直流微电网的状态.基于观测器的估计状态,对于受拒绝服务攻击的直流微电网设计了一种新颖的弹性攻击的事件触发控制器.所提出的控制器设计方法可以通过分离方法转化成一个凸问题.此外,在所设计的事件触发机制中, Zeno行为也被讨论并且通过矛盾法被排除.最后,一个实际的电网例子被用来验证所提出的控制方案的有效性. 展开更多
关键词 直流微电网 拒绝服务攻击 事件触发控制
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基于机器视觉与BA-BP的苹果分级系统研究
8
作者 刘佳浩 高军伟 《中国农业科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期117-125,共9页
为实现水果的精确分级,以苹果为分拣对象,设计了基于机器视觉与BA-BP的苹果分级系统。首先,对实时采集的苹果图像进行预处理,得到轮廓图像,采用改进的Canny边缘检测算法提取苹果轮廓,使用最小外接圆法、颜色模型转换和灰度共生矩阵等方... 为实现水果的精确分级,以苹果为分拣对象,设计了基于机器视觉与BA-BP的苹果分级系统。首先,对实时采集的苹果图像进行预处理,得到轮廓图像,采用改进的Canny边缘检测算法提取苹果轮廓,使用最小外接圆法、颜色模型转换和灰度共生矩阵等方法提取苹果果径、色泽度、圆形度和纹理特征;其次,对采集的训练组数据进行滤波和归一化处理,将处理好的数据输入到BP神经网络模型中,再利用蝙蝠算法对BP网络模型进行优化,完成网络模型的训练;最后,将测试组数据分别输入到完成训练的BA-BP神经网络系统和BP神经网络系统中。结果表明,BA-BP神经网络系统识别准确率达到96%,性能明显优于BP神经网络系统,平均分级时间在1.25 s以内。因此,该系统满足实际生产中对于苹果分级的需求,有助于实现对于苹果品级的准确识别。 展开更多
关键词 水果分级 机器视觉 蝙蝠算法 BP神经网络
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基于机器视觉的金属工件智能分拣系统设计 被引量：5
9
作者 张炳星 高军伟 《工具技术》 北大核心 2023年第3期140-144,共5页
针对传统工业中人工分拣效率低和成本高等问题,设计了基于机器视觉的机械臂智能分拣系统。通过摄像头采集图像并对图像进行灰度滤波操作后,使用SOA-OTSU算法对图像进行阈值分割,对目标区域进行Blob连通域分析,实现对工件的识别与定位。... 针对传统工业中人工分拣效率低和成本高等问题,设计了基于机器视觉的机械臂智能分拣系统。通过摄像头采集图像并对图像进行灰度滤波操作后,使用SOA-OTSU算法对图像进行阈值分割,对目标区域进行Blob连通域分析,实现对工件的识别与定位。运用标准D-H参数法建立三自由度机械臂模型,将工件位置坐标代入逆运动学方程,解得每个连杆的关节转角,将其转化为机械臂步进值,并通过串口通信方式发送给Arduino,由Arduino控制机械臂完成工件的抓取与放置。实验结果表明,该方法提高了分拣系统抓取的准确性。 展开更多
关键词 机器视觉 SOA-OTSU Blob连通域 Arduino控制
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