一类具有多种不确定性机器人系统的自适应控制

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一类具有多种不确定性机器人系统的自适应控制

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刘霞, 陈勇. 一类具有多种不确定性机器人系统的自适应控制[J]. 电子科技大学学报, 2015, 44(1): 61-66. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.010

引用本文:

刘霞, 陈勇. 一类具有多种不确定性机器人系统的自适应控制[J]. 电子科技大学学报, 2015, 44(1): 61-66. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.010

LIU Xia, CHEN Yong. Adaptive Control for a Class of Robotic Systems with Multiple Uncertainties[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2015, 44(1): 61-66. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.010

Citation:

LIU Xia, CHEN Yong. Adaptive Control for a Class of Robotic Systems with Multiple Uncertainties[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2015, 44(1): 61-66. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.010

一类具有多种不确定性机器人系统的自适应控制

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.010

刘霞¹,
陈勇²

1.
西华大学电气信息学院成都 610039;
2.
电子科技大学能源科学与工程学院成都 611731

基金项目:

国家自然科学基金(61305104);四川省科技支撑计划(2013GZX0152)

作者简介:
刘霞(1980-),女,博士,副教授,主要从事机器人和遥操作、非线性系统、自适应控制方面的研究.

中图分类号: TP273

Adaptive Control for a Class of Robotic Systems with Multiple Uncertainties

LIU Xia¹,
CHEN Yong²

1.
School of Electrical and Information Engineering,Xihua University Chengdu 610039;
2.
School of Energy Science and Engineering,University of Electronic Science and Technology of China Chengdu 611731

摘要: 机器人系统含有不同类型的不确定性因素,这些因素的存在可能会影响系统的控制精度,甚至引起系统不稳定。针对具有外部干扰、内部动力学参数不确定性以及未知死区特性的一类不确定性机器人系统,提出了一种基于干扰观测器的自适应控制器。首先建立具有外部干扰的机器人系统非线性数学模型,并对模型中内部动力学参数不确定性和未知死区特性进行了分析。采用非线性干扰观测器对系统所受到的外部干扰进行估计和补偿,在干扰观测器的基础上设计自适应控制器用来处理内部动力学参数的不确定性以及未知的死区特性。最后采用李雅谱诺夫函数法从理论上证明了系统的稳定性和位置跟踪误差的收敛性,并采用数值仿真验证了所设计方法的有效性。
- 自适应控制 /
- 动力学不确定性 /
- 外部干扰 /
- 机器人系统 /
- 未知死区
Abstract: Robotic systems suffer from different types of uncertainties which may affect the system control accuracy and even cause the system unstable. In this paper, for a class of uncertain robotic systems with external disturbance, internal dynamic parametric uncertainty and unknown dead-zone, an adaptive controller based on disturbance observer is proposed. First, the nonlinear mathematical model of robotic systems subject to external disturbance is established and the internal dynamic parametric uncertainty and unknown dead-zone in the system are analyzed. Then nonlinear disturbance observer is employed to estimate and compensate for the external disturbance. Based on the disturbance observer, an adaptive controller is then designed to deal with the uncertain dynamic parameters and unknown dead-zone. Finally, the stability and the convergence of the position tracking error of the system are proved via Lyapunov function analysis. Digital simulations demonstrate the validity of the proposed approach.
- adaptive control /
- dynamic uncertainty /
- external disturbance /
- robotic systems /
- unknown dead-zone

[1]	郭志成, 刘影, 陈钰书, 唐明. 复杂网络上具有自适应行为的故障-恢复传播动力学研究 . 电子科技大学学报, 2024, 53(): 1-9. doi: 10.12178/1001-0548.2023080
[2]	黄土地, 刘宇, 李彦锋, 柏松, 黄洪钟. 考虑认知不确定性的风力发电机维护决策优化 . 电子科技大学学报, 2023, 52(2): 306-312. doi: 10.12178/1001-0548.2021299
[3]	刘冰, 李宁, 于鹏, 杨铁, 陈文远, 杨洋, 王文学, 姚辰. 上肢康复外骨骼机器人控制方法进展研究 . 电子科技大学学报, 2020, 49(5): 643-651. doi: 10.12178/1001-0548.2020212
[4]	肖宁聪, 周成宁, 张成林, 刘志亮. 混合不确定性下的结构可靠性分析方法 . 电子科技大学学报, 2018, 47(5): 788-792. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2018.05.024
[5]	鲁改凤, 杜帅, 侯鹏飞, 张朋飞. 单相光伏逆变器自适应谐波消除电流控制策略 . 电子科技大学学报, 2018, 47(5): 705-713. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2018.05.011
[6]	王洪艳, 刘春洁, 黄智. 基于自适应边界能量法的柔顺力控制研究 . 电子科技大学学报, 2017, 46(6): 949-954. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.06.026
[7]	孙美美, 胡云安, 韦建明. 一种新型不确定分数阶混沌系统滑模同步控制方式 . 电子科技大学学报, 2017, 46(3): 555-561. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.03.013
[8]	邱静, 陈启明, 卢军, 程洪, 黄瑞. 下肢助力外骨骼机器人自适应阻抗控制研究 . 电子科技大学学报, 2016, 45(4): 689-695. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2016.04.022
[9]	汪方斌, 洪津, 孙晓兵, 宋茂新, 孙斌, 王羿. 航空多角度偏振辐射计信噪比不确定性数学模型 . 电子科技大学学报, 2014, 43(6): 869-873. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2014.06.013
[10]	汪颖, 杨达, 肖先勇, 杨景岗. 个人电脑电压暂降失效事件组合不确定性评估 . 电子科技大学学报, 2013, 42(5): 700-704. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.05.011
[11]	潘永平, 黄道平, 孙宗海. 不确定非线性系统高精度自适应模糊控制 . 电子科技大学学报, 2012, 41(1): 54-59. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.01.011
[12]	杜丽, 肖宁聪, 黄洪钟, 何俐萍, 李海庆. 认知不确定性的谐波齿轮减速器可靠性分析研究 . 电子科技大学学报, 2011, 40(3): 470-475. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.03.028
[13]	谢昭贤, 黄大贵, 明爱国, 李智军, 下条诚. 基于同时发射声纳环移动机器人导航系统 . 电子科技大学学报, 2007, 36(2): 309-311,321.
[14]	伍瑾斐, 秦东兴, 刘俊. 四轮式移动机器人非完整运动控制 . 电子科技大学学报, 2007, 36(2): 302-304.
[15]	王传丹, 张忠培, 符初生. MIMO信道自适应迭代干扰抑制技术研究 . 电子科技大学学报, 2005, 34(6): 751-754.
[16]	于湘珍, 李美芳, 田联房. 柔性机器人的模糊神经网络控制研究 . 电子科技大学学报, 2005, 34(2): 254-257.
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[18]	万永伦, 丁杰雄. 一种机器人寻线控制系统 . 电子科技大学学报, 2003, 32(1): 47-50.
[19]	徐红兵, 吕炳朝, 陈光. 一类非线性动力学系统的变结构混沌控制 . 电子科技大学学报, 1999, 28(3): 283-285.
[20]	桑楠, 龚天富, 陈文宇. CASE-DDB的设计和不确定性问题的解决 . 电子科技大学学报, 1997, 26(2): 185-189.

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一类具有多种不确定性机器人系统的自适应控制

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.010

刘霞¹,
陈勇²

1. 西华大学电气信息学院成都 610039;

2. 电子科技大学能源科学与工程学院成都 611731

基金项目:

国家自然科学基金(61305104);四川省科技支撑计划(2013GZX0152)

作者简介:
刘霞(1980-),女,博士,副教授,主要从事机器人和遥操作、非线性系统、自适应控制方面的研究.

收稿日期: 2014-05-02
修回日期: 2014-11-02
刊出日期: 2015-02-15

中图分类号: TP273

关键词:

摘要: 机器人系统含有不同类型的不确定性因素,这些因素的存在可能会影响系统的控制精度,甚至引起系统不稳定。针对具有外部干扰、内部动力学参数不确定性以及未知死区特性的一类不确定性机器人系统,提出了一种基于干扰观测器的自适应控制器。首先建立具有外部干扰的机器人系统非线性数学模型,并对模型中内部动力学参数不确定性和未知死区特性进行了分析。采用非线性干扰观测器对系统所受到的外部干扰进行估计和补偿,在干扰观测器的基础上设计自适应控制器用来处理内部动力学参数的不确定性以及未知的死区特性。最后采用李雅谱诺夫函数法从理论上证明了系统的稳定性和位置跟踪误差的收敛性,并采用数值仿真验证了所设计方法的有效性。

English Abstract

刘霞, 陈勇. 一类具有多种不确定性机器人系统的自适应控制[J]. 电子科技大学学报, 2015, 44(1): 61-66. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.010

引用本文:

刘霞, 陈勇. 一类具有多种不确定性机器人系统的自适应控制[J]. 电子科技大学学报, 2015, 44(1): 61-66. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.010

LIU Xia, CHEN Yong. Adaptive Control for a Class of Robotic Systems with Multiple Uncertainties[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2015, 44(1): 61-66. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.010

Citation:

LIU Xia, CHEN Yong. Adaptive Control for a Class of Robotic Systems with Multiple Uncertainties[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2015, 44(1): 61-66. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.010

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