隨機多機械臂系統(tǒng)的有限時間包含控制

摘要：針對隨機振動環(huán)境下的多機械臂系統(tǒng)，設(shè)計了一種快速有限時間包含控制策略。有限時間濾波器的加入避免了用傳統(tǒng)反步策略對虛擬控制信號微分時出現(xiàn)的“計算爆炸”問題，并通過有限時間控制提高了系統(tǒng)的收斂速度。通過建立誤差補償機制，消除了濾波誤差對控制系統(tǒng)的干擾。采用相對閾值-事件觸發(fā)機制有效地減少了資源浪費和通信負擔。研究結(jié)果表明閉環(huán)系統(tǒng)是實際快速有限時間均方穩(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：多機械臂；隨機振動；有限時間控制；包含控制

中圖分類號： TP273文獻標識碼： A

收稿日期：2023-06-21；修回日期：2023-07-20

基金項目：國家自然科學基金（61603204，61973179）

第一作者：宋月偉（1998-），男，山東東營人，碩士研究生，主要研究方向為隨機系統(tǒng)控制。

通信作者：趙林（1985-），男，山東青島人，博士，教授，主要研究方向為機器人控制方面的教學與科研。

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

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

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（責任編輯 李 進）