模糊逻辑及神经网络动态摩擦和死区补偿的机器人滑模变控制
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TP242.2

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国家自然科学基金重点、面上项目资助(50735008、50905189、50905191);重庆市“百名杰出科技领军人才培养计划”项目,重庆市“两江学者”计划专项经费资助,重庆市科技攻关计划项目(CSTC,2011AB3005)


Sliding mode control of robot with dynamic friction and dead zone compensation using fuzzy logic and neural network
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    摘要:

    针对机器人中存在非线性不确性项LuGre动态摩擦和非对称死区的问题,提出采用模糊RBF神经网络及模糊逻辑分别对动态摩擦及死区进行补偿,且实时、自适应训练非线性动态摩擦项及非对称死区项的参数,实现对实际机器人系统准确再现的滑模变鲁棒控制算法,并论证了该算法的Lyapunov稳定性。通过在2自由度机器人上的仿真,证明该算法提高了机器人轨迹跟踪精度、控制力矩及摩擦力矩两者的稳定性。同时发现了该机器人控制力矩的脉冲式补偿误差、摩擦模型中存在类菱形吸引子、缺乏死区补偿将导致控制系统极限环振荡等非线性动力学现象,以及死区逆模型中ε的估计对系统的精度有决定性作用。

    Abstract:

    Aiming to solve the problem of nonlinear uncertainties LuGre dynamic friction and non-symmetric dead zone in the robot,this paper presents a sliding mode robust robot control algorithm,compensates for the uncertainties of robot manipulator respectively LuGre dynamic friction with fuzzy radial base function (RBF)neural network and asymmetrical dead zone with fuzzy logic,trains parameters of nonlinear dynamic friction and asymmetrical dead zone real-timely and adaptively,to achieve an accurate reproduction of the actual robot system,and proves the Lyapunov stability of the algorithm. The simulation of a two-degree-of-freedom robot manipulator proves that the algorithm improves the trajectory tracking accuracy,the control torque stability and friction torque stability of the robot. Meanwhile,it is found that control moment pulse compensation error,rhombus attractor in the kinetic properties of the friction model of robot manipulator,and lacking of dead zone compensation cause nonlinear kinetic phenomena,such as limit cycle oscillation of control system. And the estimation of ε in the dead zone inverse model plays a decisive role in the accuracy of the system.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

李敏,王家序,肖科,秦毅,徐建春.模糊逻辑及神经网络动态摩擦和死区补偿的机器人滑模变控制[J].重庆大学学报,2013,36(6):18-25.

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  • 在线发布日期: 2013-06-27
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