吉林大学学报(工学版) ›› 2015, Vol. 45 ›› Issue (3): 892-898.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503030

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履带式移动机械臂的自适应模糊滑模控制

陈杰1, 2, 莫玮1   

  1. 1.西安电子科技大学 机电工程学院,西安 710071;
    2.长江计算机(集团)公司 研发中心,上海 200001
  • 收稿日期:2014-09-05 出版日期:2015-05-01 发布日期:2015-05-01
  • 通讯作者: 莫玮(1956-),男,教授,博士生导师.研究方向:智能化仪器,信息处理.E-mail:mowei2014@sina.com E-mail:rdcchji@sina.com
  • 作者简介:陈杰(1975-),男,高级工程师,博士.研究方向:测试计量技术,智能控制.
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51465011); 广西省自然科学基金项目(2014GXNSFBA118275); 广西省高等学校科研基金项目(YB2014128)

Adaptive fuzzy sliding mode control for crawler-type mobile manipulators

CHEN Jie1, 2, MO Wei1   

  1. 1.School of Electro-Mechanical Engineering , Xidian University, Xi'an 710071, China;
    2.Research and Development Center, Chang jiang Computer Group Corporation, Shanghai 200001, China
  • Received:2014-09-05 Online:2015-05-01 Published:2015-05-01

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272

摘要： 针对非线性及不确定性复杂环境下非完整移动机械臂控制系统,提出了一种基于自适应模糊控制和非奇异终端滑模控制相结合的轨迹跟踪控制方法。该方法在对非完整移动机械臂建立动力学模型的基础上,采用模糊高斯基函数神经网络的非线性逼近性能,优化补偿常规方法在移动机械臂系统中难以解决的系统未知参数不确定性,并通过应用非奇异终端滑模控制来消除未知外界干扰和模糊控制逼近误差对系统的影响,提高了系统的鲁棒性和控制性能。应用Lyapunov稳定性理论,证明了控制系统的稳定性,仿真试验结果验证了该方法的有效性和优越性。

关键词: 自动控制技术, 移动机械臂, 自适应模糊控制, 非奇异终端滑模控制, 李雅普诺夫稳定性理论

Abstract: This paper proposes a trajectory tracking control method for nonlinear and uncertainty nonholonomic mobile manipulator control system based on adaptive fuzzy control and non-singular terminal sliding mode control. First, a dynamic model for the nonholonomic mobile manipulator is established. The Fuzzy Gaussian Potential Function Neural Networks (FGPFNN) is employed, because of its nonlinear approximation performance, to compensate the uncertainties of unknown parameters of the system optimally. Second, the non-singular terminal sliding mode control is proposed in order to eliminate the influences of unknown outside interference and approximation errors on the system. Finally, the stability theorem of the control system is obtained by applying the Lyapunov stability theory. Simulation results demonstrate the effectiveness and superiority the proposed control method.

Key words: automatic control technology, mobile manipulator, adaptive fuzzy control, non-singular terminal sliding mode control, Lyapunov stability theory

中图分类号: 

  • TP242
[1] 胡立坤,马文光,赵鹏飞,等.六自由度机械臂的非奇异快速终端滑模控制[J]. 吉林大学学报:工学版,2014,44(3):735-741.
Hu Li-kun,Ma Wen-guang,Zhao Peng-fei,et al. Non-singular fast terminal sliding mode control method for 6-DOF manipulator[J].Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition),2014,44(3):735-741.
[2] Liu Yu-gang,Li Yang-min. Sliding mode adaptive neural-network control for nonholonomic mobile modular manipulators[J]. Journal of Intelligent and Robotic Systems,2006,44(3):203-224.
[3] 林雷,王洪瑞,任华彬. 基于模糊变结构的机械臂控制[J]. 控制理论与应用,2007,24(4):643-645.
Lin Lei, Wang Hong-rui,Ren Hua-bin. Fuzzy based variable structure control for robotic manipulators[J].Control Theory and Applications,2007,24(4):643-645.
[4] Chen S Y,Lin F J. Robust nonsingular terminal sliding-mode control for nonlinear magneticbearing system[J]. IEEE Transactions on Control Systems Technology,2011,19(3):636-643.
[5] Chen M,Wu Q X,Cui R X. Terminal sliding mode tracking control for a class of SISO uncertain nonlinear systems[J]. ISA Transactions,2013,52(2):198-206.
[6] Man Z B,Paplinski A P, Wu H R. A robust MIMO terminal sliding mode control scheme for rigid robotic manipulator[J]. IEEE Transactions on Automatic Control,1994,39(12):2464-2469.
[7] Bayramoglu H,Komurcugil H. Nonsingular decoupled terminal sliding-mode control for a class of fourth-order nonlinear systems[J]. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 2013,18(9):2527-2539.
[8] Wang Yao-nan,Wu Xi-ru . Neural networks-based adaptive robust control of crawler-type mobile manipulators using sliding mode approach[J]. Industrial Robot,2012,39(3):260-270.
[9] Lin C K. Nonsingular terminal sliding mode control of robot manipulators using fuzzy wavelet networks[J]. IEEE Transactions on Fuzzy Systems,2006,14(6):849-859.
[10] Efe M O. Fractional fuzzy adaptive sliding-mode control of a 2-DOF direct-drive robot arm[J]. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, Part B, Cybernetics,2008,38(6):1561-1570.
[1] 顾万里,王萍,胡云峰,蔡硕,陈虹. 具有H∞性能的轮式移动机器人非线性控制器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1811-1819.
[2] 李战东,陶建国,罗阳,孙浩,丁亮,邓宗全. 核电水池推力附着机器人系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1820-1826.
[3] 赵爽,沈继红,张刘,赵晗,陈柯帆. 微细电火花加工表面粗糙度快速高斯评定[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1838-1843.
[4] 王德军, 魏薇郦, 鲍亚新. 考虑侧风干扰的电子稳定控制系统执行器故障诊断[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1548-1555.
[5] 闫冬梅, 钟辉, 任丽莉, 王若琳, 李红梅. 具有区间时变时滞的线性系统稳定性分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1556-1562.
[6] 张茹斌, 占礼葵, 彭伟, 孙少明, 刘骏富, 任雷. 心肺功能评估训练系统的恒功率控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1184-1190.
[7] 董惠娟, 于震, 樊继壮. 基于激光测振仪的非轴对称超声驻波声场的识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1191-1198.
[8] 田彦涛, 张宇, 王晓玉, 陈华. 基于平方根无迹卡尔曼滤波算法的电动汽车质心侧偏角估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 845-852.
[9] 张士涛, 张葆, 李贤涛, 王正玺, 田大鹏. 基于零相差轨迹控制方法提升快速反射镜性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 853-858.
[10] 王林, 王洪光, 宋屹峰, 潘新安, 张宏志. 输电线路悬垂绝缘子清扫机器人行为规划[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 518-525.
[11] 胡云峰, 王长勇, 于树友, 孙鹏远, 陈虹. 缸内直喷汽油机共轨系统结构参数优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 236-244.
[12] 朱枫, 张葆, 李贤涛, 王正玺, 张士涛. 基于强跟踪卡尔曼滤波的陀螺信号处理[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1868-1875.
[13] 晋超琼, 张葆, 李贤涛, 申帅, 朱枫. 基于扰动观测器的光电稳定平台摩擦补偿策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1876-1885.
[14] 冯建鑫. 具有测量时滞的不确定系统的递推鲁棒滤波[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1561-1567.
[15] 许金凯, 王煜天, 张世忠. 驱动冗余重型并联机构的动力学性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(4): 1138-1143.
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