面向清洁技术 EMLA 驱动重型机械臂的模块化鲁棒保证观测器控制策略
系统与控制
2024-12-31 v4 系统与控制
摘要
本文在一类 n_a 自由度（DoF）全电气化重型机械臂（HDRM）中提出了一种创新的基于观测器的模块化控制策略，以（1）在存在不确定性与扰动时保证鲁棒性，（2）解决若干相互作用机制带来的复杂性，（3）确保一致指数稳定性，以及（4）提升整体控制性能。首先，研究了 HDRM 驱动系统的动力学模型，其利用了清洁技术机电线性作动器（EMLA）与永磁同步电机（PMSM）之间的协同。此外，基于带 B 样条曲线的直接配点法计算每个关节的参考轨迹，以提取 HDRM 的关键运动学与动力学量。为保证实际运动状态对计算轨迹的鲁棒跟踪，通过自适应状态观测器增强一种称为基于鲁棒子系统的自适应（RSBA）控制的新型控制方法。RSBA 控制解决了运动固有的不准确性，包括建模误差、非三角不确定性，以及 EMLA 驱动的 HDRM 易受到的转矩与电压扰动。此外，该方法以所有子系统的统一通用方程格式给出，以缓解整体控制系统的复杂性。通过应用 RSBA 架构，基于 Lyapunov 稳定性理论证明了 EMLA 驱动的 HDRM 的一致指数稳定性。所提 RSBA 控制性能通过所审视的 PMSM 供电 EMLA 作动机构的仿真与实验得到验证。
引用
@article{arxiv.2311.15843,
title = {Robustness-Guaranteed Observer-Based Control Strategy with Modularity for Cleantech EMLA-Driven Heavy-Duty Robotic Manipulator},
author = {Mehdi Heydari Shahna and Mohammad Bahari and Jouni Mattila},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.15843},
year = {2024}
}
备注
This work has been submitted for possible publication in the IEEE T-ASE