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补偿信号法驱动的pendubot自适应平衡控制

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自动化学报 2019年第6期45卷 1146-1156页

作者：魏萃柴天佑贾瑶王良勇东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110819 国家冶金自动化工程技术研究中心沈阳110819

pendubot是以电机转矩为输入,主动臂角度和欠驱动臂角度为输出的强非线性、多变量、欠驱动机械系统,受到具有时变不确定性的摩擦影响,且模型参数随摆臂质量与长度的改变而变化.本文将上述被控对象采用确定线性模型与未知高阶非线性项来... 详细信息

pendubot是以电机转矩为输入,主动臂角度和欠驱动臂角度为输出的强非线性、多变量、欠驱动机械系统,受到具有时变不确定性的摩擦影响,且模型参数随摆臂质量与长度的改变而变化.本文将上述被控对象采用确定线性模型与未知高阶非线性项来描述,设计消除前一时刻高阶非线性项及其变化率对系统输出影响的补偿器,叠加于基于确定线性模型设计的PD控制器,提出了补偿信号法驱动的自适应平衡控制方法,并对所提方法进行了稳定性和收敛性分析.仿真和物理对比实验表明,当pendubot系统模型参数改变时,所提控制算法可以有效地消除摩擦的影响,将两摆臂输出角度稳定在目标位置.

关键词：补偿信号驱动高阶非线性项补偿一步最优PD控制 pendubot 摩擦补偿

基于受控拉格朗日函数的pendubot镇定控制器设计

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控制与决策 2010年第5期25卷 663-668页

作者：李茂青北京航空航天大学第七研究室北京100191

基于受控拉格朗日函数,对竖直面内两自由度pendubot设计镇定控制器.由于该系统的驱动变量是原始动能的循环变量,当受控动能继续保持同一个循环变量时,匹配条件中的动能方程退化为一个常微分方程.由此得到的非线性光滑反馈控制律,可实现... 详细信息

基于受控拉格朗日函数,对竖直面内两自由度pendubot设计镇定控制器.由于该系统的驱动变量是原始动能的循环变量,当受控动能继续保持同一个循环变量时,匹配条件中的动能方程退化为一个常微分方程.由此得到的非线性光滑反馈控制律,可实现一类两自由度pendubot局部渐近镇定.

关键词：欠驱动力学系统受控拉格朗日函数法匹配条件 pendubot 镇定

基于智能优化算法的pendubot轨迹规划与控制方法设计

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控制与决策 2020年第5期35卷 1085-1090页

作者：王乐君王亚午赖旭芝吴敏中国地质大学(武汉)自动化学院武汉430074 复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室武汉430074

以垂直pendubot为研究对象,提出一种基于智能优化算法的轨迹规划与控制方法,以解决pendubot控制过程中难以从摇起区过渡至平衡区的问题.为pendubot的驱动连杆规划一条从初始角度到中间角度的正向轨迹和一条从中间角度到目标角度的反向轨... 详细信息

以垂直pendubot为研究对象,提出一种基于智能优化算法的轨迹规划与控制方法,以解决pendubot控制过程中难以从摇起区过渡至平衡区的问题.为pendubot的驱动连杆规划一条从初始角度到中间角度的正向轨迹和一条从中间角度到目标角度的反向轨迹.欠驱动连杆在系统耦合关系作用下进行运动,对应的pendubot末端点也运动至相应位置.通过遗传算法优化轨迹参数,将正向和反向轨迹拼合为一条由初始角度到目标角度的驱动连杆轨迹的同时,对应的pendubot末端点轨迹拼合为一条由垂直向下平衡位置到垂直向上平衡位置的完整轨迹,然后设计跟踪控制器跟踪优化后的驱动连杆轨迹至目标角度,由于耦合关系的存在,pendubot末端点也运动至垂直向上平衡位置.由于pendubot受重力作用,其末端点很难长时间稳定在垂直向上平衡位置,故设计镇定控制器,实现pendubot末端点在垂直向上平衡位置的镇定控制.最后通过仿真实验验证所提出方法的有效性,并通过对比说明所提出方法在奇异点规避、控制器设计和控制效果方面的优势.

关键词： pendubot 轨迹规划遗传算法跟踪控制器镇定控制器

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多节链式pendubot可控度问题研究

动力系统与控制 2023年第4期12卷 197-206页

作者：张呈袁少强北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京

本文对多节链式pendubot进行可控度研究。推导了三种可控度计算方法,排除了计算结果有误的部分算法,计算出1~6节pendubot可控度指标。研究表明,在多节链式结构中,随着欠驱动的自由度逐一增加,系统可控程度不仅明显减小,而且衰减程度也... 详细信息

本文对多节链式pendubot进行可控度研究。推导了三种可控度计算方法,排除了计算结果有误的部分算法,计算出1~6节pendubot可控度指标。研究表明,在多节链式结构中,随着欠驱动的自由度逐一增加,系统可控程度不仅明显减小,而且衰减程度也不断增大。同时本文利用可控度分析对比了不同自由度的欠驱动环节对整体系统可控度的影响,从可控度角度解释了多节pendubot难于控制的原因。

关键词： pendubot 多节链式欠驱动自由度可控度指标

欠驱动系统pendubot的参数认证及其控制设计

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机器人 2003年第Z1期25卷 707-710页

作者：赖旭芝黄灿佘锦华中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083 东京工科大学机械控制工程系日本东京192-0982

本文针对欠驱动pendubot机器人系统提出一种简单可靠的摇起及平衡控制策略,并通过在线认证的方法实现对其参数的测量.分别利用部分反馈线性化及全状态反馈控制技术来设计摇起控制器及平衡控制器,并通过转换器实现两个控制器的转换.最后... 详细信息

本文针对欠驱动pendubot机器人系统提出一种简单可靠的摇起及平衡控制策略,并通过在线认证的方法实现对其参数的测量.分别利用部分反馈线性化及全状态反馈控制技术来设计摇起控制器及平衡控制器,并通过转换器实现两个控制器的转换.最后利用仿真及实际控制验证了算法的有效性.

关键词： pendubot 欠驱动部分反馈线性化全状态反馈控制

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欠驱动系统pendubot的模糊控制策略

电路与系统学报 2004年第2期9卷 126-129页

作者：赖旭芝黄灿佘锦华中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083 东京工科大学机械控制工程系

本文针对欠驱动pendubot机器人系统,提出一种简单可靠的摇起及平衡控制策略。通过利用模糊控制及全状态反馈控制技术来分别设计摇起控制器及平衡控制器,其中模糊摇起控制器的设计使得系统的摇起可靠性得到大大的加强,并缩短了响应时间,... 详细信息

本文针对欠驱动pendubot机器人系统,提出一种简单可靠的摇起及平衡控制策略。通过利用模糊控制及全状态反馈控制技术来分别设计摇起控制器及平衡控制器,其中模糊摇起控制器的设计使得系统的摇起可靠性得到大大的加强,并缩短了响应时间,两个控制器的转换通过转换装置实现。最后的仿真结果验证了算法的有效性。

关键词： pendubot 欠驱动系统模糊控制全状态反馈控制

欠驱动pendubot系统的滑模变结构控制

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北京机械工业学院学报 2008年第1期23卷 5-8页

作者：姜文超戈新生北京信息科技大学自动化学院北京100192

为了克服欠驱动分步式控制器切换力矩大,调节时间长,吸引域小等关键难题,针对欠驱动pendubot系统,利用滑模变结构控制方法取代常规的摇起、平衡分步式控制器,设计了摇起、平衡整合式控制器,实现了摇起、平衡控制的统一,极大的简化了控... 详细信息

为了克服欠驱动分步式控制器切换力矩大,调节时间长,吸引域小等关键难题,针对欠驱动pendubot系统,利用滑模变结构控制方法取代常规的摇起、平衡分步式控制器,设计了摇起、平衡整合式控制器,实现了摇起、平衡控制的统一,极大的简化了控制器的模型,较好的解决了上述问题。最后通过仿真实验验证了控制器的可行性、有效性。

关键词：欠驱动 pendubot 滑模控制

粒子群优化算法在pendubot摇起控制中的应用

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粒子群优化算法在Pendubot摇起控制中的应用

未建模动态增量补偿驱动的非线性PID控制及应用

2007年中国智能自动化会议

作者：张冰厉虹刘小河北京机械工业学院计算机与自动化系

欠驱动机械臂是一类非完整约束机械系统,pendubot欠驱动系统是一种在肩部关节处有驱动器,而在肘部关节处没有驱动器的平面两连杆机械臂,其非线性、不稳定性较强,粒子群优化算法是基于群体的演化算法,本质上是一种随机搜索算法,能以较大... 详细信息

欠驱动机械臂是一类非完整约束机械系统,pendubot欠驱动系统是一种在肩部关节处有驱动器,而在肘部关节处没有驱动器的平面两连杆机械臂,其非线性、不稳定性较强,粒子群优化算法是基于群体的演化算法,本质上是一种随机搜索算法,能以较大概率收敛到全局最优。针对欠驱动pendubot机械臂系统,运用部分反馈线性化的状态反馈控制设计摇起控制器,利用粒子群算法(PSO)进行在线优化获得摇起控制器参数最优值,为平滑而稳定地切换到平衡控制器提供了保障。仿真结果显示,采用该方法能大大缩短系统摇起到进入平衡状态的时间,并具有容易实现以及计算量小的优点。

关键词：欠驱动系统 pendubot 粒子群算法优化

来源： cnki会议评论

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自动化学报 2020年第6期46卷 1145-1153页

作者：张亚军魏萃柴天佑卢绍文崔东亮东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110819 东北大学自动化研究中心沈阳110819

针对一类具有强非线性、机理不清且动态特性随不同运行条件而变化的复杂过程,将基于数据的建模技术与基于模型的控制策略相结合,提出了未建模动态及其未知增量补偿驱动的非线性PID控制方法.所提的算法将一步超前最优控制策略应用于PID... 详细信息

针对一类具有强非线性、机理不清且动态特性随不同运行条件而变化的复杂过程,将基于数据的建模技术与基于模型的控制策略相结合,提出了未建模动态及其未知增量补偿驱动的非线性PID控制方法.所提的算法将一步超前最优控制策略应用于PID控制器的参数设计,并结合非线性补偿技术进行综合设计,从理论上给出了PID控制器参数以及非线性补偿器设计的一般原则和方法,为解决传统PID控制器参数难于整定的问题提供了方法和途径.在此基础上,分析了闭环系统的稳定性和收敛性.最后,将所提的控制算法进行数值仿真实验以及pendubot系统平衡控制的对比实验,实验结果表明,在pendubot的精确摩擦力模型未知的情况下,所提算法能有效地消除系统未知时变不确定性的影响,并尽可能地减少pendubot摆角的波动,将摆角控制在规定的目标值范围内.

关键词：数据驱动未建模动态增量 PID 控制器稳定性 pendubot