摘要：针对执行器饱和、模型参数不确定以及海流干扰等因素影响下的水下机器人,提出一种考虑状态约束以及执行器饱和的轨迹跟踪控制器.首先,构建水下机器人水平面轨迹跟踪误差方程;然后,对载体模型参数不确定性产生的模型误差以及海流干扰,设计一个非线性观测器进行估计并用于对控制器进行扰动补偿;接着,引入执行器饱和补偿系统、二阶滤波器以及滤波器误差补偿系统,设计命令滤波反步滑模控制器来控制水下机器人的水平面轨迹跟踪;最后,严格验证命令滤波反步滑模控制器的稳定性并进行数值仿真,验证所提出控制器的有效性.

摘要：执行机构的物理限制等因素的影响,多飞行器姿态一致性控制面临姿态和角速度约束的挑战,加大了设计有效姿态一致性控制器的技术难度。针对此问题,提出了一种状态约束(含姿态和角速度约束)下的多飞行器有限时间姿态一致性控制器。利用非光滑理论和代数图论的知识设计了一类有限时间姿态一致性控制策略,并结合障碍Lyapunov函数技术构建了一类新颖的姿态一致性跟踪控制器。理论分析表明,提出的控制器能够在满足姿态和角速度约束条件下实现所有飞行器的姿态在有限时间内跟踪到期望姿态值。该方法具备结构简单、自定义约束适应性强和快速收敛等优点。仿真结果表明,所提的方法能够在满足姿态和角速度约束的条件下实现多飞行器对期望姿态的有限时间一致性跟踪。

摘要：针对全状态约束下的长行程混联机器人系统鲁棒性较差提出了基于自适应学习神经网络和等效误差函数的投影迭代鲁棒控制算法。基于自适应学习神经网络逼近未知的非线性项,提出投影迭代鲁棒控制算法,更新网络权值并估计逼近误差和随机外部扰动的未知上界;构造用于抵消初始时刻随机变化扩展误差的时变边界层,设计基于时变边界层和扩展误差的等效误差函数作为迭代控制器的主要控制变量以克服随机初始误差满足相同初始条件;在控制器设计中引入正切型障碍Lyapunov函数,确保系统状态在预定范围内。仿真实验结果证明了该方法的有效性,可在全状态约束下实现高精度强鲁棒性的轨迹跟踪。

摘要：为了解决机械手抓取不同质量重物及伸缩连杆干扰其跟踪运动问题,提出一种新颖的定常和时变增益相结合的机械手干扰观测器设计方法,并分析观测误差系统的稳定性,目的是获得机械手工作过程中的扰动并设计控制器进行补偿;同时,为了提高机械手运动状态的安全性,提出融入模型预测控制τ_(p)(t)的非线性鲁棒控制方法,通过同时约束机械手的运动位置跟踪误差和运动速度跟踪误差,获得系统安全的运动状态,进而保证机械手实现安全稳定的跟踪运动。通过仿真结果对比分析,表明文中提出扰动观测方法的有效性和抑制干扰实现机械手状态约束安全运动的优越性。

摘要：针对单连杆柔性关节机械臂系统,研究了全状态约束条件下机械臂末端位置的跟踪控制问题。利用障碍李雅普诺夫函数约束柔性关节机械臂的关节角位置和电机转角位置等状态变量的幅值,保证所有状态变量不会超出给定的限制区域。在此基础上,通过引入带有误差补偿的指令滤波控制技术克服了传统反步法存在的计算爆炸问题,设计了基于状态约束的指令滤波反步控制器。最后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了柔性关节机械臂系统的稳定性,并通过仿真实验验证了所设计的控制器能够有效保证系统的状态约束性能和位置跟踪精度。

摘要：在实际工程应用中,柔性机械臂末端的负载质量通常是变化的,基于确定模型设计的控制器在末端负载发生变化或系统参数不确定时就有可能会使系统运动的性能受到影响。本文以末端带有可变负载、关节转动惯量未知的柔性机械臂作为研究对象,提出了一种自适应边界控制律,解决系统部分参数未知情况下的角度规划及振动抑制等问题。为实现机械臂的精准操作,利用一种特殊的Barrier Lyapunov函数,实现系统的输出状态约束。最后,通过理论分析验证了所提出的自适应控制律的有效性。在实际工程应用中,柔性机械臂末端的负载质量通常是变化的,基于确定模型设计的控制器在末端负载发生变化或系统参数不确定时就有可能会使系统运动的性能受到影响。本文以末端带有可变负载、关节转动惯量未知的柔性机械臂作为研究对象,提出了一种自适应边界控制律,解决系统部分参数未知情况下的角度规划及振动抑制等问题。为实现机械臂的精准操作,利用一种特殊的Barrier Lyapunov函数,实现系统的输出状态约束。最后,通过理论分析验证了所提出的自适应控制律的有效性。

摘要：针对永磁同步直线电机系统中存在的模型不确定性、状态约束以及输入非线性(如非线性电磁驱动力/输入受限)问题,提出了一种基于神经网络的自适应控制器.具体来说,为了降低噪声敏感性,进一步提高跟踪精度,采用仅依赖于参考轨迹的期望信号来替代测量信号.然后,设计神经网络在线逼近未知模型和非线性函数,并通过构造连续控制的方法来处理逼近误差.此外,构造障碍李雅普诺夫函数确保系统在运行过程中状态始终满足约束条件;并且通过严格的理论分析证明了跟踪性能满足要求.最后,通过仿真实验验证了所提控制器的有效性和鲁棒性.

摘要：针对空间绳系机器人抓捕失稳目标后组合体稳定控制问题,提出一种考虑状态约束的欠驱动控制方法.在建立绳系系统动力学模型的基础上,设计辅助函数保证状态约束,基于能量法的控制框架设计欠驱动稳定控制器.从数学上证明了系统状态满足约束、稳定且能收敛到期望值.对设计的控制器进行仿真验证,并与传统分层滑模控制器进行对比.仿真结果表明本文控制方法的优越性,组合体姿态角变化范围更小,收敛时间更短,控制精度更高.

摘要：研究了一类具有全状态约束且状态不可测的单连杆机械手跟踪控制问题。尽管现有的输出反馈跟踪控制方法可以有效地解决状态不可测情况下的机械手位置跟踪控制问题,但未考虑基于操作安全等因素设定的状态受限。同时,系统状态不可测也为实现状态受限带来了挑战。因此,考虑在系统全状态受限并且仅机械手位置可测情况下的输出反馈跟踪控制器设计问题。首先,构造了一个模糊状态观测器来估计不可测状态;然后,通过融合新的状态变换函数和动态表面控制方法,建立了一种基于观测器的自适应模糊控制策略,并利用李雅普诺夫稳定性理论,证明了位置跟踪误差将收敛到零点附近任意小的邻域之内,且系统中的状态永远不会超越约束条件;最后,通过数值模拟验证了所提方法的可行性。

摘要：针对一类具有时变非对称新型状态约束和未知时变控制增益的不确定严格反馈非线性系统,文章提出一种神经网络自适应跟踪控制算法.与通常研究的仅与运行时间有关的时变状态约束不同,文章还同时考虑了期望轨迹和系统部分状态对约束边界函数的影响,该类新型状态约束包含通常研究的时变约束与常数约束,因而这里研究的新型状态约束更具普遍性与实用性.此类约束边界函数的各阶导数将涉及不确定非线性动态,不再适用于控制器的设计.文章将神经网络和虚拟参数技术相结合处理不确定非线性部分,该方法无需对权重矢量参数进行直接估计,大大降低了计算负担;此外,通过构造非分段连续的非对称受限李雅普诺夫函数,降低了控制器设计与稳定性分析的复杂性.文章提出的控制算法能够保证系统在不违反时变非对称新型状态约束的情况下实现较好的跟踪性能,理论分析和仿真结果均验证了该控制算法的有效性和优越性.