基于力矩负反馈的柔性关节机器人自适应分层滑模控制方法

1

作者 朱敏 李文安 《机械制造与自动化》 2024年第6期257-261,共5页

因柔性关节机器人自身动态特性较强,难以捕捉线性变化特性,控制输出力矩稳定性较差。提出一种基于力矩负反馈的柔性关节机器人自适应分层滑模控制方法。分析机械臂与关节动作之间线性变化关系和惯性规律变化,引入自适应方法,建立慢变子... 因柔性关节机器人自身动态特性较强,难以捕捉线性变化特性,控制输出力矩稳定性较差。提出一种基于力矩负反馈的柔性关节机器人自适应分层滑模控制方法。分析机械臂与关节动作之间线性变化关系和惯性规律变化,引入自适应方法,建立慢变子滑膜控制规律函数。创新性地结合力矩负反馈,求解机器人关节状态与平衡点隶属度关系求解控制规则,合理控制关节力矩,完成柔性关节机器人自适应分层滑模控制。实验数据证明:所提方法应用后,控制轨迹与期望轨迹之间差距最小,控制精准度高,适用于多种柔性关节,控制输出力矩稳定。 展开更多

关键词 力矩负反馈 柔性关节机器人 自适应分层滑模控制 隶属度关系 模态求解函数

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基于自适应粒子群遗传算法的柔性关节机器人动力学参数辨识 被引量：19

2

作者 王跃灵 旺玥 +1 位作者 王琪 王洪斌 《计量学报》 CSCD 北大核心 2020年第1期60-66,共7页

提出一种基于自适应粒子群遗传算法的柔性关节机器人动力学参数辨识方法。该算法采用动态自适应调整策略,提高了粒子群算法收敛速度;同时引入新型遗传算法混合交叉变异机制,避免了粒子群陷入局部最优。将自适应粒子群遗传算法与标准粒... 提出一种基于自适应粒子群遗传算法的柔性关节机器人动力学参数辨识方法。该算法采用动态自适应调整策略,提高了粒子群算法收敛速度;同时引入新型遗传算法混合交叉变异机制,避免了粒子群陷入局部最优。将自适应粒子群遗传算法与标准粒子群算法、遗传算法、人工蜂群算法进行了比较,仿真实验结果表明该算法在迭代60次左右完成参数辨识,各参数的辨识相对误差均降低到了1%以内。最后利用旋转柔性关节实验平台进行了实验验证,实验结果证明了该算法具有更好的收敛速度和寻优精度。 展开更多

关键词 计量学 动力学参数 参数辨识 自适应混合算法 粒子群算法 遗传算法 柔性关节机器人

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欠驱动柔性关节机器人的趋同控制策略 被引量：4

3

作者 王旭辉 周岩 《计算机工程与设计》 北大核心 2017年第5期1366-1370,1393,共6页

针对欠驱动机器人网络系统同步控制中过于复杂的结构及稳定性问题,在现有同步控制方法的基础上提出一种欠驱动柔性关节机器人趋同控制算法,设计一种选择性控制器并构建其网络模型及拓扑结构,利用相关的推导,从原理上验证对控制器的可行... 针对欠驱动机器人网络系统同步控制中过于复杂的结构及稳定性问题,在现有同步控制方法的基础上提出一种欠驱动柔性关节机器人趋同控制算法,设计一种选择性控制器并构建其网络模型及拓扑结构,利用相关的推导,从原理上验证对控制器的可行性,其能够解决通信信道存在未知时滞情况下欠驱动网络系统的趋同控制问题,不依赖于初始条件知识的储备。通过相应的空间坐标变换后,该控制器可应用于笛卡尔坐标系。通过对由10个不同单自由度柔性关节机器人组成的网络系统进行数值模拟,在不同控制参数情况下的仿真结果表明,该网络系统中所有机器人在8秒钟内均能达到期望的趋同状态,验证了该控制策略对柔性关节机器人网络系统进行同步控制的有效性。 展开更多

关键词 趋同控制 柔性关节机器人 欠驱动系统 多机器人系统 网络同步控制

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柔性关节机器人非线性解耦控制 被引量：1

4

作者 胡建元 王敏 黄心汉 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第3期366-370,共5页

本文提出了一种柔性关节机器人模型的非线性解耦控制规律，并给出了全局线性化系统的变换方程．

关键词 机器人 非线性解耦 柔性关节机器人

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带执行器饱和的柔性关节机器人位置反馈动态面控制 被引量：1

5

作者 郭一 刘金琨 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2013年第1期21-27,共7页

针对带有执行器饱和的柔性关节机器人系统,提出一种位置反馈动态面控制,以实现机器人连杆的角位置跟踪.在一般动态面控制的设计框架下,设计观测器重构系统未知速度状态,利用径向基函数神经网络学习饱和非线性特性,结合"最小参数学... 针对带有执行器饱和的柔性关节机器人系统,提出一种位置反馈动态面控制,以实现机器人连杆的角位置跟踪.在一般动态面控制的设计框架下,设计观测器重构系统未知速度状态,利用径向基函数神经网络学习饱和非线性特性,结合"最小参数学习"算法减轻计算负担.通过Lyapunov方法证明得出闭环系统所有信号半全局一致有界,跟踪误差可以通过调节控制器参数达到任意小.仿真结果表明,控制系统能够克服外界干扰,有效补偿系统存在的执行器饱和,实现柔性关节机器人的准确跟踪控制.该方法避免了传统反演设计存在的"微分爆炸"现象,简化了设计过程. 展开更多

关键词 柔性关节机器人 动态面控制 执行器饱和 神经网络 观测器

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柔性关节机器人抓取末端振动自动化控制方法 被引量：1

6

作者 熊宇 曾贵娥 崔晓 《自动化与仪表》 2023年第9期51-55,91,共6页

为了提高柔性关节机器人抓取末端振动控制精度,该文提出柔性关节机器人抓取末端振动自动化控制方法。对柔性关节机器人展开系统动力学分析,构建奇异摄动模型定义柔性关节机器人系统的运动方程。设计柔性关节机器人的优化控制器,构建控... 为了提高柔性关节机器人抓取末端振动控制精度,该文提出柔性关节机器人抓取末端振动自动化控制方法。对柔性关节机器人展开系统动力学分析,构建奇异摄动模型定义柔性关节机器人系统的运动方程。设计柔性关节机器人的优化控制器,构建控制误差代价函数。利用拉格朗日法获取函数最优解,实现柔性关节机器人抓取末端振动自动化控制。实验结果表明,该方法能够有效抑制柔性关节机器人末端振动信号,相位控制误差均在0.02°以内,抑振措施的上升时间低于7.66 s,末端控制精准度高、效率高、性能好。 展开更多

关键词 末端振动 柔性关节机器人 奇异振动模型 误差代价函数 拉格朗日法

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柔性关节机器人的自适应稳态控制算法 被引量：1

7

作者 田小玲 《智能计算机与应用》 2019年第2期119-122,共4页

针对常规滑膜控制算法进行柔性关节机器人控制的稳态误差较大的问题,为了提高机器人姿态稳定性,提出一种基于多模式弹性驱动的柔性关节机器人的自适应稳态控制算法。构建柔性关节机器人末端位姿参数分布模型,分析柔性关节机器人位姿调... 针对常规滑膜控制算法进行柔性关节机器人控制的稳态误差较大的问题,为了提高机器人姿态稳定性,提出一种基于多模式弹性驱动的柔性关节机器人的自适应稳态控制算法。构建柔性关节机器人末端位姿参数分布模型,分析柔性关节机器人位姿调节的约束参量,将柔性关节机器人位姿调节的稳态控制问题转化为机器人位姿参量自适应调节问题,有效实现柔性关节机器人的姿态变换的特征分解和误差补偿修正。结合运动规划模型实现机器人的多模式弹性驱动,完成柔性关节机器人位姿调节稳态控制。仿真结果表明,采用该方法进行柔性关节机器人位姿控制的稳定性较好,自适应控制性能优越。 展开更多

关键词 柔性关节机器人 自适应 控制 姿态调节

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柔性关节机器人的模糊反步自适应位置控制 被引量：3

8

作者 薛晔 于海生 吴贺荣 《青岛大学学报（工程技术版）》 CAS 2019年第2期56-62,共7页

为实现柔性关节机器人的高精度位置跟踪控制,本文提出了基于模糊逼近的反步自适应控制方法。该方法将隐极式永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)作为驱动系统,建立二自由度柔性关节机器人的系统模型,设计反步自适应... 为实现柔性关节机器人的高精度位置跟踪控制,本文提出了基于模糊逼近的反步自适应控制方法。该方法将隐极式永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)作为驱动系统,建立二自由度柔性关节机器人的系统模型,设计反步自适应位置控制器,并利用模糊逻辑系统,逼近虚拟控制器导数项,解决高阶系统反步控制器结构复杂的问题。考虑到无力矩传感器的情况,引入电机负载转矩观测器,结合电机矢量控制策略,设计了反步电流控制器,保证驱动电机有较快的动态响应。同时,利用Lyapunov稳定性定理,对柔性关节机器人控制系统进行稳定性分析,证明整个系统为渐近稳定。仿真结果表明,本文采用的模糊反步自适应位置控制器,能够实现柔性关节机器人高精度位置跟踪控制,响应速度快,驱动电机的转矩波动小,控制器结构简单。该研究在机器人驱动系统中具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 柔性关节机器人 PMSM 反步法 模糊控制

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改进金豺狼算法的柔性关节机器人运动学参数辨识 被引量：1

9

作者 刘洪涛 戎海龙 +1 位作者 段家振 陈小强 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第5期89-93,共5页

为提高柔性关节机器人运动学参数辨识效果,首次将金豺狼优化算法(GJO)用于运动学参数辨识中,并针对GJO存在的不足,提出了高斯变异金豺狼优化算法(GMGJO)。GMGJO是在GJO的基础上,引入了高斯变异策略,增强了种群多样性和跳出局部最优能力,... 为提高柔性关节机器人运动学参数辨识效果,首次将金豺狼优化算法(GJO)用于运动学参数辨识中,并针对GJO存在的不足,提出了高斯变异金豺狼优化算法(GMGJO)。GMGJO是在GJO的基础上,引入了高斯变异策略,增强了种群多样性和跳出局部最优能力,3个基准测试函数验证了GMGJO在寻优精度、寻优速度和寻优稳定性上比GJO更优。利用GMGJO进行了柔性关节机器人运动学参数辨识的仿真分析和实验验证,结果表明,GMGJO在收敛速度和辨识精度上较其余几种方法更具优势。 展开更多

关键词 柔性关节机器人 运动学参数 辨识 高斯变异 金豺狼优化算法

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不确定柔性关节机器人自适应跟踪控制方法研究 被引量：2

10

作者 顾玮 《自动化应用》 2016年第8期87-89,共3页

研究不确定柔性关节机器人系统的自适应跟踪控制问题,并通过仿真验证了所提方法和理论的有效性。

关键词 柔性关节机器人 自适应控制 反推法 动态面控制 位置跟踪

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PMSM驱动的柔性关节机器人命令滤波模糊控制

11

作者 王博 于金鹏 于海生 《青岛大学学报（工程技术版）》 CAS 2020年第2期83-90,共8页

针对永磁同步电机驱动的柔性关节机器人的位置跟踪控制问题,本文采用反步法进行控制,并基于永磁同步电机和柔性关节机器人构建的新系统,通过永磁同步电机的电压,实现机器人的位置跟踪。同时,结合模糊自适应控制方法,利用命令滤波技术,... 针对永磁同步电机驱动的柔性关节机器人的位置跟踪控制问题,本文采用反步法进行控制,并基于永磁同步电机和柔性关节机器人构建的新系统,通过永磁同步电机的电压,实现机器人的位置跟踪。同时,结合模糊自适应控制方法,利用命令滤波技术,解决了传统反步法中存在的"计算复杂性"问题。为验证本文控制算法的有效性,利用Matlab进行仿真实验。实验结果表明,机器人的位置信号可以快速跟踪给定的期望信号,且跟踪误差小,跟踪效果良好,控制精度高,说明本文所设计的控制方法,对永磁同步电机驱动的柔性关节机器人系统具有良好的控制效果。该研究能够有效实现对柔性关节机器人的位置跟踪控制,具有较好的应用前景。 展开更多

关键词 模糊自适应控制 命令滤波反步控制 柔性关节机器人 永磁同步电机

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基于神经网络重力前馈补偿的柔性关节机器人分层控制 被引量：1

12

作者 李泽国 李国栋 《天津科技大学学报》 CAS 北大核心 2017年第6期53-58,64,共7页

针对柔性关节机器人简化动力学模型,根据连杆侧和电机侧间的扭矩通过弹性单元耦合的特性提出基于分层控制的柔性关节机器人分层控制结构,利用奇异摄动理论给出系统的稳定性证明.由于柔性关节机器人的动力学参数无法准确测量,因此提出应... 针对柔性关节机器人简化动力学模型,根据连杆侧和电机侧间的扭矩通过弹性单元耦合的特性提出基于分层控制的柔性关节机器人分层控制结构,利用奇异摄动理论给出系统的稳定性证明.由于柔性关节机器人的动力学参数无法准确测量,因此提出应用BP神经网络模型对机器人的重力扭矩进行逼近.通过四自由度柔性关节机器人进行离线实验,实现对神经网络的训练,并验证神经网络模型的有效性.最后应用提出的重力前馈补偿分层控制算法实现对机器人的有效控制,验证该算法的可行性和有效性. 展开更多

关键词 柔性关节机器人 分层控制 奇异摄动 神经网络 重力前馈补偿

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基于摩擦补偿的柔性关节机器人分级滑模控制

13

作者 曾培江 刘霞 《西华大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第2期77-84,共8页

针对柔性关节机器人中存在的非线性摩擦问题,提出一种基于摩擦补偿的柔性关节机器人分级滑模控制方法。首先,通过线性化参数的方法对柔性关节机器人受到的摩擦进行建模,并对模型中未知参数设计自适应律以实现摩擦的估计;然后,针对摩擦... 针对柔性关节机器人中存在的非线性摩擦问题,提出一种基于摩擦补偿的柔性关节机器人分级滑模控制方法。首先,通过线性化参数的方法对柔性关节机器人受到的摩擦进行建模,并对模型中未知参数设计自适应律以实现摩擦的估计;然后,针对摩擦模型的误差,进一步设计观测器进行估计,结合摩擦的自适应和模型误差估计实现对摩擦的补偿;最后,利用电机侧和关节侧的位置误差和速度误差设计一级滑模面,再根据一级滑模面设计二级滑模面,从而得到分级滑模控制器,进一步实现柔性关节机器人的位置轨迹跟踪控制。通过Lyapunov函数证明了机器人关节轨迹跟踪误差的收敛性。仿真结果表明:该控制方法结合参数自适应和模型误差观测器可以有效地对摩擦进行补偿,在有限时间内实现柔性关节机器人的位置轨迹对期望位置轨迹的跟踪。 展开更多

关键词 柔性关节机器人 自适应律 模型误差观测器 分级滑模控制 位置跟踪 轨迹跟踪 摩擦补偿

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多关节柔性机器人手臂的精准控制与优化路径规划

14

作者 杜凯育 《办公自动化》 2025年第3期109-111,共3页

在工业自动化和智能科技快速发展的背景下,多自由度柔性机械臂凭借高灵活性和适应能力在许多领域得到广泛应用。文章研究多关节柔性机械臂的精确操控与路径优化规划问题,详细分析该机械臂的构造特点及动力学模型,并建立相应模型,通过参... 在工业自动化和智能科技快速发展的背景下,多自由度柔性机械臂凭借高灵活性和适应能力在许多领域得到广泛应用。文章研究多关节柔性机械臂的精确操控与路径优化规划问题,详细分析该机械臂的构造特点及动力学模型,并建立相应模型,通过参数辨识提高模型准确度。针对控制需求,文章提出基于模型与数据驱动两种控制策略,并通过仿真验证这些算法效果。文章探讨路径规划问题,利用遗传算法和蚁群算法进行路径优化并进行仿真实验。 展开更多

关键词 多关节柔性机器人手臂 精准控制 优化路径规划 遗传算法

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基于改进Preisach迟滞构架的工业机器人柔性关节深度神经网络迟滞建模研究

15

作者 党选举 芮华 《制造业自动化》 2024年第9期7-14,共8页

针对工业机器人柔性关节所具有非对称、速率相关及强非线性的复杂迟滞特性问题,改进Preisach模型,提出一种描述复杂迟滞特性的深度神经网络迟滞模型。从模型内部迟滞算子和外部网络结构两个角度改进Preisach模型,描述柔性关节的复杂迟... 针对工业机器人柔性关节所具有非对称、速率相关及强非线性的复杂迟滞特性问题,改进Preisach模型,提出一种描述复杂迟滞特性的深度神经网络迟滞模型。从模型内部迟滞算子和外部网络结构两个角度改进Preisach模型,描述柔性关节的复杂迟滞特性:1)设计一个非对称非线性迟滞函数,替换Preisach模型内部迟滞算子,描述柔性关节的非对称迟滞特性;2)在Preisach模型输出端引入惯性滤波环节,在Preisach模型输入端引入输入输出历史信息,描述柔性关节的速率相关迟滞特性。将改进的Preisach模型与实现非线性映射的全连接神经网络串联构成深度神经网络迟滞模型。通过对比实验验证了所提出的深度神经网络迟滞模型描述工业机器人柔性关节复杂迟滞特性的有效性,其具有良好的预测能力和较高的精度。 展开更多

关键词 工业机器人柔性关节 复杂迟滞特性 PREISACH模型 深度神经网络迟滞模型

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基于低通滤波器的柔性关节空间机器人时延估计跟踪控制

16

作者 徐河振 于潇雁 +1 位作者 张宇涵 陈力 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期142-149,共8页

为解决位姿不受控情况下柔性关节空间机器人系统预抓取阶段的关节跟踪控制和振动问题,采用拉格朗日方程并结合动量守恒原理进而建立漂浮基三杆柔性关节空间机器人系统动力学方程。为提高柔性关节的等效刚度,引入关节柔性补偿的方法;即... 为解决位姿不受控情况下柔性关节空间机器人系统预抓取阶段的关节跟踪控制和振动问题,采用拉格朗日方程并结合动量守恒原理进而建立漂浮基三杆柔性关节空间机器人系统动力学方程。为提高柔性关节的等效刚度,引入关节柔性补偿的方法;即根据奇异摄动理论,将柔性关节空间机器人系统分解为慢变系统和快变系统。在此基础上,针对慢变系统设计以时延估计为主框架的滑模控制方法,同时与低通滤波器相结合消除滑模控制带来的系统抖振问题;针对快变系统设计线性速度差值反馈控制系统,抑制柔性关节给系统带来的柔性振动问题。通过仿真验证空间机械臂能够在有限时间内快速、稳定地跟踪上期望轨迹,证实该控制方案具有较好的鲁棒性和可靠性。 展开更多

关键词 柔性关节空间机器人 关节柔性补偿 时延估计 滑模变结构控制 低通滤波器

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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

17

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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柔性关节机器人高精度自适应反步法控制 被引量：18

18

作者 王雪竹 李洪谊 +1 位作者 王越超 崔龙 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2016年第1期1-7,共7页

为实现多连杆柔性关节机器人的高精度运动控制,首先对其建立完整的动力学模型,包含了连杆和关节动力学的耦合项、Lu Gre动态摩擦模型和关节回差等因素.然后针对该模型设计带观测器的自适应反步法控制器,对不可测项进行在线估计和补偿.... 为实现多连杆柔性关节机器人的高精度运动控制,首先对其建立完整的动力学模型,包含了连杆和关节动力学的耦合项、Lu Gre动态摩擦模型和关节回差等因素.然后针对该模型设计带观测器的自适应反步法控制器,对不可测项进行在线估计和补偿.理论分析证明了观测器的收敛性和闭环系统的稳定性.该方法在一个3DOF(degree of freedom)柔性关节机器人上进行仿真,仿真结果验证了观测器的有效性,并表明该控制器能够降低连杆跟踪误差,实现良好的轨迹跟踪效果. 展开更多

关键词 柔性关节机器人 反步法 自适应控制 观测器 LuGre摩擦

原文传递

用于柔性关节机器人位置控制的幅值饱和非线性状态反馈控制器 被引量：5

19

作者 尹伟 孙雷 +1 位作者 王萌 刘景泰 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期458-465,共8页

针对柔性关节机器人(FJR)的位置控制问题,设计了一种带摩擦力补偿的幅值饱和非线性状态反馈控制器(ASNSFC).该方法能够只用电机的位置和速度信息,实现FJR的位置控制,并且该方法能够有效抑制残余抖动.具体而言,首先根据FJR的动力学模型... 针对柔性关节机器人(FJR)的位置控制问题,设计了一种带摩擦力补偿的幅值饱和非线性状态反馈控制器(ASNSFC).该方法能够只用电机的位置和速度信息,实现FJR的位置控制,并且该方法能够有效抑制残余抖动.具体而言,首先根据FJR的动力学模型分析了传统PD(比例-微分)控制算法的不足;在此基础上结合人机共融安全方面的需求,设计ASNSFC并通过李亚普诺夫分析方法从理论上证明了闭环系统的稳定性.在自主研制的FJR平台上测试了本文方法的性能,实验结果表明本文方法能够取得更好的控制性能,包括将超调降低到1/10,调节时间降低一半. 展开更多

关键词 柔性关节机器人 位置控制 幅值饱和 非线性控制 共融机器人

原文传递

考虑关节柔性的模块机器人动力学参数辨识 被引量：12

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作者 周军 余跃庆 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期440-448,共9页

提出了一种基于3维运动测量系统Optotrak3020的柔性关节模块机器人动力学模型参数辨识方法.首先将机器人的动力学模型参数化为不包括刚度力矩的线性形式,避免了参数矩阵的标定问题.激励轨迹基于有限的傅里叶级数函数,采用自适应遗传算... 提出了一种基于3维运动测量系统Optotrak3020的柔性关节模块机器人动力学模型参数辨识方法.首先将机器人的动力学模型参数化为不包括刚度力矩的线性形式,避免了参数矩阵的标定问题.激励轨迹基于有限的傅里叶级数函数,采用自适应遗传算法得出了优化的傅里叶级数系数.机器人每一关节单独跟随优化激励轨迹进行运动,同时电机位置、连杆位置、电机力矩被实时测量并记录.最后,采用经典的线性最小二乘参数辨识方法,对PowerCube模块化机器人的前3个关节进行了动力学参数辨识实验,得出了机器人动力学模型参数. 展开更多

关键词 柔性关节机器人 参数辨识 Optotrak3020 最小二乘法

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