可穿戴五自由度上肢外骨骼机器人固定时间控制

作     者：张高巍 杨鹏 王婕 孙建军 ZHANG Gao-wei;YANG Peng;WANG Jie;SUN Jian-jun

作者机构：河北工业大学控制科学与工程学院天津300130 智能康复装置与检测技术教育部工程研究中心天津300130 

出 版 物：《控制理论与应用》 (Control Theory & Applications)

年 卷 期：2020年第37卷第1期

页      面：205-214页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(61703134,61703135,61773151,61503118) 天津市自然科学基金项目(17JCQNJC04400) 河北省自然科学基金项目(F2015202150) 河北省研究生创新项目(CXZZBS2017038)资助 

主　　题：外骨骼机器人 固定时间控制 干扰观测器 滑模控制 轨迹跟踪 

摘      要：针对可穿戴上肢外骨骼系统在外部干扰及参数不确定条件下的轨迹跟踪问题,提出了一种基于观测器的固定时间控制策略.首先,采用拉格朗日方法对五自由度上肢外骨骼系统的动力学模型进行面向控制处理.其次,考虑模型中存在参数不确定及外部干扰,基于改进超螺旋算法设计了固定时间干扰观测器,实现对系统干扰的实时估计,完成对控制器的在线补偿;在此基础上,设计了非奇异终端滑模固定时间控制律,保证外骨骼关节角度跟踪误差在固定时间内收敛至原点.再次,基于Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性.最后,通过对比和数值仿真结果证明所提出控制策略的有效性.