| 引用本文: | 王海红,季祥,翟天嵩.多自由度机械臂的饱和输出反馈有限时间同步位置控制[J].控制理论与应用,2023,40(6):1079~1088.[点击复制] |
| WANG Hai-hong,JI Xiang,ZhAI Tian-song.Global output feedback finite-time synchronization position control of robot manipulators under actuator constraints[J].Control Theory and Technology,2023,40(6):1079~1088.[点击复制] |
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| 多自由度机械臂的饱和输出反馈有限时间同步位置控制 |
| Global output feedback finite-time synchronization position control of robot manipulators under actuator constraints |
| 摘要点击 2068 全文点击 532 投稿时间：2022-03-22 修订日期：2022-07-14 |
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| DOI编号 10.7641/CTA.2022.20205 |
| 2023,40(6):1079-1088 |
| 中文关键词 机械臂 输出反馈控制 输入受限 位置控制 同步控制 全局有限时间稳定性 |
| 英文关键词 manipulators output feedback control bounded control position control synchronization control global finite-time stability |
| 基金项目 国家自然科学基金项目(61971334, 51875431), 河南省科技攻关项目(212102210368), 南阳市基础与前沿研究计划项目(JCQY011), 南阳理工学院 博士科研启动基金项目(NGBJ–2019–08) |
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| 中文摘要 |
| 针对输入受限的多自由度机械臂高精度位置控制问题, 本文充分考虑驱动器饱和非线性的影响, 提出了多 自由度机械臂输出反馈饱和有限时间比例–微分(PD)+同步位置控制策略, 应用Lyapunov稳定性理论和几何齐次性 技术证明了闭环系统的全局有限时间稳定性. 非线性饱和函数的恰当引入, 使得所提出的控制器具有清晰明确的 上界, 可以通过预先选择满足特定条件的控制器参数有效避免驱动器饱和问题; 同步控制项的恰当引入, 使得所提 出的控制器兼顾了多自由度机械臂各轴间的同步协调性, 从而获得更快的收敛速度和更好的系统整体性能, 满足工 程实际对机械臂的高精度要求. 本文的数值仿真结果验证了所提出的控制方法的有效性和可行性. |
| 英文摘要 |
| Considering actuator constraints, a saturated output feedback finite-time PD plus gravity compensation (PD+) synchronization position controller is proposed for high-precision positioning of robot manipulators with bounded inputs. Applying the Lyapunov stability theory and geometric homogeneity technique, global finite-time stability of the closed system is proved. By properly introducing a nonlinear saturation function, the proposed controller has a clear and explicit upper bound. The actuator saturations are effectively avoided by selecting control gains a priori. By properly introducing a synchronization term into the expression of the proposed controller, the synchronization of robot manipulators system is considered, and thus obtains a faster convergence and a better system performance which meet the practical needs. Simulation results illustrate the effectiveness and feasibility of the proposed approach. |
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