介电高弹聚合物运动轨迹跟踪控制研究

作     者：王超隆 杨熙鑫 官源林 WANG Chaolong;YANG Xixin;GUAN Yuanlin

作者机构：青岛大学计算机科学技术学院山东青岛266071 青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 

出 版 物：《青岛大学学报（工程技术版）》 (Journal of Qingdao University(Engineering & Technology Edition))

年 卷 期：2023年第38卷第2期

页      面：46-52,74页

学科分类：0711[理学-系统科学] 12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 07[理学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 071102[理学-系统分析与集成] 081103[工学-系统工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：山东省自然科学基金资助项目(ZR2019PEE018,ZR2020QE158) 山东省科技型中小企业创新能力提升资助项目(2021TSGC1063) 

主　　题：介电高弹聚合物 超弹性 粘弹性 RBF神经网络 滑模控制 

摘      要：针对介电高弹聚合物的轨迹跟踪控制问题,本文提出自适应径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络滑模控制(sliding mode control,SMC)算法,实现了对介电高弹聚合物运动轨迹的跟踪控制。首先考虑超弹性和粘黏性等引起动力学模型中的未知项,外界干扰导致模型的不确定性,利用RBF神经网络的任意逼近连续函数特性、滑模控制的鲁棒性和自适应控制在线调整控制率设计控制器,并构造Lyapunov函数,证明控制器的稳定性,实现了对介电聚合物轨迹跟踪控制,结果显示聚合物的位置跟踪极值误差小于1%,响应时间约为0.7 s,表明系统具有较高的动态性能,实现了结构的线性运动轨迹跟踪。同时,分析了激励频率和宽度预拉伸比对结构跟踪轨迹的影响规律,设计了系数参数的优化方法。研究结果表明,该控制器提高了轨迹跟踪的精确度,验证了所提控制系统具有较强的自适应性、稳定性及优化方法的有效性。该研究为软体机器人的仿生驱动与轨迹跟踪控制提供了理论依据。