›› 2012, Vol. ›› Issue (03): 709-713.

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基于神经网络滑模的采摘机械臂控制设计

贾鹤鸣, 宋文龙, 郭婧   

  1. 东北林业大学 机电工程学院, 哈尔滨 150040
  • 收稿日期:2011-03-21 出版日期:2012-05-01
  • 通讯作者: 宋文龙(1973-),男,教授,博士生导师.研究方向:林业工程自动化、智能控制及检测等. E-mail:wlsong139@126.com E-mail:wlsong139@126.com
  • 基金资助:
    教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-10-0279);国家自然科学基金项目(30972424).

Sliding mode control for picking manipulators based on neural-network

JIA He-ming, SONG Wen-long, GUO Jing   

  1. College of Mechanical and Electrical Engineering, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China
  • Received:2011-03-21 Online:2012-05-01

摘要: 针对二自由度采摘机械臂的位置跟踪控制问题,设计了一种基于神经网络的滑模控制器。其中,神经网络控制器用来估计含有不确定性的滑模控制的等效控制律;鲁棒控制器用来使动态系统始终保持在滑模面上,保证了系统的渐近稳定性,进而实现了采摘机械臂的高精度位置跟踪控制。基于李亚普诺夫稳定性理论设计了自适应律来在线估计系统的不确定性。仿真结果表明:设计的控制器能够实现采摘机械臂对期望位置的精确跟踪,可以满足实际工程的需要。

关键词: 自动控制技术, 采摘机械臂, 滑模控制, 神经网络

Abstract: Sliding mode controller based on neural-network is presented. The controller drives the picking manipulator of two degrees of freedom to achieve position control. The neural-network controller mimics an equivalent control law in the sliding mode control. A robust controller is chosen to curb the system dynamics on the sliding surface, thus the asymptotic stability can be guaranteed and high-accuracy position tracking control can be achieved. An adaptive law based on Lyapunov stability theory is employed to estimate the uncertainties of the system. Numerical simulations illustrate the excellent position control performance of the picking manipulators, which can fulfill the requirements of engineering application.

Key words: automatic control technology, picking manipulators, sliding mode control, neural network

中图分类号: 

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[1] Edan Y,Flash T,Peiper U M,et al. Near-minimum-time task planning for fruit-picking robots[J]. IEEE Transactions on Robotics and Automation,1991,7(1):48-56.
[2] Satoru S, Michihisa I, Mikio U. Heavy material handling manipulator for agricultural robot[C]//Proceeding of the 2002 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Washington DC, USA, 2002:1062-1068.
[3] Sakai S,Osuka K,Iida M, et al. Control of a heavy material handling agricultural manipulator using μ-synthesis and robust gain scheduling[C]//Proceeding of the 2003 IEEE International Conference on Robotics and Automation,Taipei,Taiwan,2003:96-102.
[4] Baozeng J, Anmin Z, Simon X Y, et al. Integrated gripper and cutter in a mobile robotic system for harvesting greenhouse products[C]//Proceedings of the 2009 IEEE International Conference on Robotics and Biomimerics, Guilin, China,2009:1778-1783.
[5] 李伟, 李吉, 张俊雄, 等. 苹果采摘机器人机械臂优化设计及仿真[J]. 北京工业大学学报,2009,35(6),721-726. Li Wei, Li Ji, Zhang Jun-xiong, et al. Optimization design and simulations of the apple-picking-robot arm[J]. Journal of Beijing University of Technology,2009,35(6):721-726.
[6] 冯青春, 纪超, 张俊雄, 等. 黄瓜采摘机械臂结构优化与运动分析[J]. 农业机械学报,2010,41(增刊1), 244-248. Feng Qing-chun, Ji Chao, Zhang Jun-xiong, et al. Optimization design and kinematic analysis of cucumber harvesting robot manipulator[J]. Transaction of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2010,41(Sup.1):244-248.
[7] 黄绍辉,曹小涛,李元春. 基于小波神经网络的机械臂力/位置控制算法[J]. 吉林大学学报:工学版,2008,38(1):163-167. Huang Shao-hui, Cao Xiao-tao, Li Yuan-chun. Force/ position control algorithm for manipulator based on wavelet network[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition),2008,38(1):163-167.
[8] 唐志国,李元春,姜日花. 机械臂协调操作柔性负载自适应模糊滑模控制[J]. 吉林大学学报:工学版,2011,41(2), 484-490. Tang Zhi-guo, Li Yuan-chun, Jiang Ri-hua. Adaptive fuzzy sliding mode control of flexible payload of mechanical arm coordinated manipulation[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition),2011,41(2), 484-490.
[9] 熊根良,刘伊威,黄剑斌,等. 基于DSP/ FPGA的反步法阻抗控制柔性关节机械臂[J]. 控制与决策,2009,24(8):1137-1142. Xiong Gen-liang, Liu Yi-wei, Huang Jian-bin, et al. Backstepping impedance control flexible joint manipulators using DSP/FPGA structure[J]. Control and Decision,2009,24(8):1137-1142.
[10] 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):643-650. Lin Lei, Wang Hong-rui, Ren Hua-bin. Fuzzy-based variable structure control for robotic manipulators[J]. Control Theory & Application,2007,24(4):643-650.
[11] Jagannathan S, Lewis F L, Liu K. Motion control and obstacle avoidance of mobile robot with an onboard manipulator[J]. Journal of Intelligent Manufacturing Systems,1994,5(5):287-302.
[12] Wai R J. Tracking control based on neural network strategy for robot manipulator[J]. Neurocomputing, 2003,51(10):425-445.
[13] Slotine J E, Li W. Applied nonlinear control.. http:[C]//203.128.31.71/articles/annc_slotine.pdf.
[14] Lewis F L, Abdallah C T, Dawson D M. Control of Robot Manipulators[M]. New York:McMillan,1993.
[1] 席利贺,张欣,孙传扬,王泽兴,姜涛. 增程式电动汽车自适应能量管理策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1636-1644.
[2] 江涛,林学东,李德刚,杨淼,汤雪林. 基于人工神经网络的放热规律的量化预测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1747-1754.
[3] 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.
[4] 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.
[5] 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.
[6] 徐岩,孙美双. 基于卷积神经网络的水下图像增强方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1895-1903.
[7] 姜继海, 葛泽华, 杨晨, 梁海健. 基于微分器的直驱电液伺服系统离散滑模控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1492-1499.
[8] 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.
[9] 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.
[10] 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.
[11] 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.
[12] 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.
[13] 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.
[14] 李雄飞, 冯婷婷, 骆实, 张小利. 基于递归神经网络的自动作曲算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 866-873.
[15] 底晓强, 王英政, 李锦青, 从立钢, 祁晖. 基于量子细胞神经网络超混沌的视频加密方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 919-928.
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