隨機(jī)多機(jī)械臂系統(tǒng)的有限時(shí)間包含控制

摘要：針對(duì)隨機(jī)振動(dòng)環(huán)境下的多機(jī)械臂系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種快速有限時(shí)間包含控制策略。有限時(shí)間濾波器的加入避免了用傳統(tǒng)反步策略對(duì)虛擬控制信號(hào)微分時(shí)出現(xiàn)的“計(jì)算爆炸”問(wèn)題，并通過(guò)有限時(shí)間控制提高了系統(tǒng)的收斂速度。通過(guò)建立誤差補(bǔ)償機(jī)制，消除了濾波誤差對(duì)控制系統(tǒng)的干擾。采用相對(duì)閾值-事件觸發(fā)機(jī)制有效地減少了資源浪費(fèi)和通信負(fù)擔(dān)。研究結(jié)果表明閉環(huán)系統(tǒng)是實(shí)際快速有限時(shí)間均方穩(wěn)定的，給出的MATLAB仿真結(jié)果也證明了控制策略的有效性。

關(guān)鍵詞：多機(jī)械臂；隨機(jī)振動(dòng)；有限時(shí)間控制；包含控制

中圖分類號(hào)： TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

收稿日期：2023-06-21；修回日期：2023-07-20

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（61603204，61973179）

第一作者：宋月偉（1998-），男，山東東營(yíng)人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)殡S機(jī)系統(tǒng)控制。

通信作者：趙林（1985-），男，山東青島人，博士，教授，主要研究方向?yàn)闄C(jī)器人控制方面的教學(xué)與科研。

Finite-time Containment Control for Stochastic Multiple Manipulator Systems

SONG Yuewei， ZHAO Lin

（School of Automation， Qingdao University， Qingdao 266071， China）

Abstract：A fast finite time containment control strategy is designed for multi-manipulator systems in random vibration environment. The addition of finite-time filter avoids the problem of ‘computation explosion’ when differentiating the virtual control signals by traditional backstepping and improves the convergence speed of the systems by finite-time. By establishing the error compensation mechanism， the influence of filter errors to the control systems is eliminated. Using the relative threshold-event-triggered mechanism effectively reduces resource waste and communication burden. It proves that closed-loop systems are actually fast and finite time stable in mean square. The MATLAB simulation results show the effectiveness of the control strategy.

Keywords： multi-manipulator; random vibration; finite-time control; containment control

4 結(jié)論

本文針對(duì)隨機(jī)拉格朗日多機(jī)械臂系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種基于命令濾波反步的自適應(yīng)模糊有限時(shí)間控制策略，克服了傳統(tǒng)反步面臨的復(fù)雜度爆炸問(wèn)題，并保證跟蹤誤差在均方上是有限時(shí)間收斂的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用模糊邏輯系統(tǒng)近似非線性動(dòng)態(tài)，應(yīng)用有限時(shí)間控制使系統(tǒng)具有更快的收斂速度，利用事件觸發(fā)機(jī)制減少了控制器和執(zhí)行器之間的通信負(fù)擔(dān)。公式推導(dǎo)過(guò)程在理論上證明了控制器的可實(shí)現(xiàn)性，也通過(guò)仿真過(guò)程展示了其在實(shí)踐中的控制效果。在未來(lái)，將繼續(xù)研究隨機(jī)機(jī)械臂系統(tǒng)的輸出反饋控制問(wèn)題，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

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（責(zé)任編輯 李 進(jìn)）