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全状态约束下柔性关节自由飞行空间机器人有限时间指令滤波鲁棒跟踪控制
1
作者 高鼎峰 顾秀涛 +1 位作者 郭毓 刘辽雪 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期556-567,共12页
针对存在外部扰动、动力学耦合及全状态约束的柔性关节自由飞行空间机器人轨迹跟踪控制问题,基于拉格朗日方法建立了基座位置/姿态受控的柔性关节自由飞行空间机器人动力学模型,提出了一种全状态约束有限时间H∞轨迹跟踪控制方法。在带... 针对存在外部扰动、动力学耦合及全状态约束的柔性关节自由飞行空间机器人轨迹跟踪控制问题,基于拉格朗日方法建立了基座位置/姿态受控的柔性关节自由飞行空间机器人动力学模型,提出了一种全状态约束有限时间H∞轨迹跟踪控制方法。在带有滤波误差补偿的指令滤波反步法控制框架下,结合障碍Lyapunov函数和有限时间理论,设计了一种指令滤波有限时间全状态约束控制方法,将系统状态始终限定在约束区间内的同时,保证系统的有限时间收敛性能。此外,采用H∞控制理论抑制外部扰动的影响。通过Lyapunov稳定性定理证明了系统所有状态变量能够在有限时间内收敛至原点的任意小邻域内。仿真验证了所提控制方法的有效性和鲁棒性。 展开更多
关键词 柔性关节自由飞行空间机器人 指令滤波 全状态约束 有限时间 障碍Lyapunov函数 H∞控制理论
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桥式吊车自适应超螺旋移动滑模控制研究 被引量：2
2
作者 顾秀涛 徐为民 +2 位作者 张明明 张万鹏 王永爽 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第6期1150-1162,共13页
针对变绳长下的桥式吊车防摇定位控制问题,提出了一种基于不确定性和扰动估计器的自适应增益超螺旋移动滑模控制的方法。首先,所设计的移动滑模面可以根据输入的误差及相应的导数实时改变自身的斜率;此外,在该移动滑模面上加入动态指数... 针对变绳长下的桥式吊车防摇定位控制问题,提出了一种基于不确定性和扰动估计器的自适应增益超螺旋移动滑模控制的方法。首先,所设计的移动滑模面可以根据输入的误差及相应的导数实时改变自身的斜率;此外,在该移动滑模面上加入动态指数项以使任意初始状态误差变量都在滑模面上,从而大大提高系统的鲁棒性和控制性能。其次,为实现系统状态误差的快速收敛,设计一种自适应超螺旋滑模控制算法,该方法不仅能有效地削弱控制系统的抖振,也能很好地抑制系统的匹配扰动,另外构造一个不确定性和扰动估计器用来解决系统的非匹配扰动。最后利用李雅普诺夫理论对该控制器进行了稳定性分析,仿真结果表明了该控制器的有效性。 展开更多
关键词 桥式吊车 移动滑模面 自适应增益超螺旋算法 不确定性和扰动估计器 非匹配扰动
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基于固定时间终端滑模控制的塔吊防摆定位研究 被引量：1
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作者 顾秀涛 洪梦情 +1 位作者 陆玉叶 郭毓 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期533-541,共9页
为了提高受外部干扰的四自由度欠驱动塔吊系统防摆定位控制性能和鲁棒性能,研究了基于固定时间收敛理论的非奇异快速终端滑模控制(Non-singular fast terminal sliding mode control,NFTSMC)方法。设计了一种非奇异快速终端滑模面,可避... 为了提高受外部干扰的四自由度欠驱动塔吊系统防摆定位控制性能和鲁棒性能,研究了基于固定时间收敛理论的非奇异快速终端滑模控制(Non-singular fast terminal sliding mode control,NFTSMC)方法。设计了一种非奇异快速终端滑模面,可避免控制器在系统状态接近平衡点时发生奇异。为有效抑制滑模控制器的抖振效应,设计了一种弱抖振固定时间趋近律。在此基础上,提出了一种基于固定时间分层滑模的塔吊防摆控制方法,并利用Lyapunov理论证明了闭环系统的固定时间有界。最后仿真结果验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 欠驱动系统 塔吊 非奇异性 抖振 固定时间收敛
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基于固定时间的柔性关节空间机器人阻抗控制 被引量：8
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作者 刘辽雪 洪梦情 +2 位作者 顾秀涛 高俊彦 郭毓 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期379-386,共8页
针对存在外部干扰的一类自由飞行的柔性关节空间机器人柔顺控制问题,提出了一种基于固定时间收敛的阻抗控制设计方法。该方法根据期望阻抗模型计算阻抗误差,进而采用反演法设计控制器,并利用非线性动态面方法对虚拟控制量进行滤波处理,... 针对存在外部干扰的一类自由飞行的柔性关节空间机器人柔顺控制问题,提出了一种基于固定时间收敛的阻抗控制设计方法。该方法根据期望阻抗模型计算阻抗误差,进而采用反演法设计控制器,并利用非线性动态面方法对虚拟控制量进行滤波处理,在保证固定时间收敛的同时,解决了反演控制“微分项膨胀”问题。通过构造合适的Lyapunov函数,证明闭环系统半全局固定时间一致最终有界稳定。仿真结果表明,所设计的阻抗控制器具有良好的柔顺控制效果。 展开更多
关键词 柔性关节空间机器人 阻抗控制 反演法 固定时间收敛 非线性滤波器
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双臂空间机器人的固定时间轨迹跟踪控制 被引量：4
5
作者 洪梦情 丁萌 +1 位作者 顾秀涛 郭毓 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1168-1174,共7页
针对双臂空间机器人轨迹跟踪控制问题,考虑系统跟踪误差收敛时间易受初始状态影响,提出与初始状态无关的固定时间非奇异快速终端滑模控制策略.基于固定时间稳定性理论,设计改进的固定时间非奇异快速终端滑模面.该滑模面解决了终端滑模... 针对双臂空间机器人轨迹跟踪控制问题,考虑系统跟踪误差收敛时间易受初始状态影响,提出与初始状态无关的固定时间非奇异快速终端滑模控制策略.基于固定时间稳定性理论,设计改进的固定时间非奇异快速终端滑模面.该滑模面解决了终端滑模控制的奇异问题,使得系统跟踪误差在远离、接近原点时均有较快的收敛速度.为了削弱滑模控制存在的抖振现象和提高趋近阶段的收敛速度,提出改进的固定时间趋近律,应用李雅普诺夫理论证明闭环系统的固定时间稳定.以双臂空间机器人为被控对象进行对比仿真,结果表明,所提控制策略具有更高的控制精度、更快的收敛速度和更强的鲁棒性. 展开更多
关键词 双臂空间机器人 轨迹跟踪 固定时间收敛 非奇异快速终端滑模 收敛速度
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基于改进圆检测算法的桥吊负载空间定位 被引量：5
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作者 张万鹏 徐为民 +2 位作者 顾秀涛 张明明 王永爽 《传感器与微系统》 CSCD 2020年第12期46-49,52,共5页
针对传统桥吊的接触式摆角检测仪检测精确低、存在死区等缺点,且目前桥吊视觉检测方法的标识物过于繁琐且对旋转倾斜较为敏感的问题,提出了一种视觉目标检测算法来实时获取桥吊负载的空间位置。在桥吊负载上加球形标识物,通过获取球形... 针对传统桥吊的接触式摆角检测仪检测精确低、存在死区等缺点,且目前桥吊视觉检测方法的标识物过于繁琐且对旋转倾斜较为敏感的问题,提出了一种视觉目标检测算法来实时获取桥吊负载的空间位置。在桥吊负载上加球形标识物,通过获取球形标识物的信息来获得摆角与绳长信息。在设计出的搜索框中用改进的圆检测算法识别出球心位置与半径,之后通过空间几何方法来获取实时的摆角与绳长。利用桥吊视觉实验装置将提出的视觉检测技术与增量式编码器获取的结果进行对比分析,结果表明:视觉检测方法精确地获取摆角,为桥式吊车防摇控制系统提供更为精确的数据。 展开更多
关键词 视觉检测 霍夫变换 圆检测 机器视觉 桥式吊车
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基于模糊补偿的连续型空间机械臂预定时间控制 被引量：3
7
作者 丁萌 顾秀涛 +1 位作者 郑先杰 郭毓 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1175-1180,共6页
针对多节线驱连续型空间机械臂系统,在考虑存在外界时变干扰与参数不确定的情况下,提出基于模糊补偿的预定时间姿态控制方法.设计模糊估计器估计系统切换增益,补偿未知有界总干扰.基于预定时间稳定性理论,结合滑模控制,提出预定时间控... 针对多节线驱连续型空间机械臂系统,在考虑存在外界时变干扰与参数不确定的情况下,提出基于模糊补偿的预定时间姿态控制方法.设计模糊估计器估计系统切换增益,补偿未知有界总干扰.基于预定时间稳定性理论,结合滑模控制,提出预定时间控制方法,使机械臂系统在预先设定时间内到达稳定状态.与基于有限时间理论的控制方法相比,所提基于预定时间控制方法的稳定时间与系统初始状态无关,可以根据实际系统需求预先设置,并且所提方法在系统收敛速度与精度上具有更优的控制性能.基于Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的稳定性.仿真结果表明,所提控制方法使系统姿态角误差快速收敛,并且预定时间稳定. 展开更多
关键词 线缆驱动 连续型机械臂 空间机械臂 预定时间控制 模糊控制
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基于UDE的桥吊模型参考自适应滑模控制 被引量：3
8
作者 张明明 徐为民 +2 位作者 顾秀涛 王永爽 张万鹏 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第9期1902-1908,共7页
为解决不确定性条件下,因桥式吊车系统与其数学模型失配而导致的控制器设计困难的问题,提出一种不依靠精确模型信息的桥式吊车模型参考自适应控制策略。首先,使用不确定性扰动估计(UDE)技术来估计包含匹配和非匹配扰动的模型误差。然后... 为解决不确定性条件下,因桥式吊车系统与其数学模型失配而导致的控制器设计困难的问题,提出一种不依靠精确模型信息的桥式吊车模型参考自适应控制策略。首先,使用不确定性扰动估计(UDE)技术来估计包含匹配和非匹配扰动的模型误差。然后,通过设计基于UDE的无抖振模型参考自适应滑模控制器保证桥式吊车能够在不确定性条件下实现小车到达指定位置的同时消除负载摆动。最后,通过李雅普诺夫稳定性理论证明了该控制系统的闭环稳定性。仿真分析证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 桥式吊车 自适应控制 滑模控制 无抖振
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