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为提高机械臂末端跟踪目标轨迹速度,提出了一种基于SVM( Support Vector Machine)非线性模型估计的滑模控制方法。该方法通过SVM对参数不确定非线性项进行估计,对空间机器人动力学模型进行补偿。这种从整个闭环系统稳定性出发设计的SVM非线性补偿滑模控制器,不需要确切的数学模型,从而提高了快速跟踪目标轨迹,减小跟踪误差的动力学系统性能。仿真结果验证了该控制方法的有效性、可行性。
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第 卷第 期 吉 林 大 学 学 报 信 息 科 学 版 VolNo
年 月 Journal of Jilin University Information Science Edition Mar
文章编号
空 间 机 器 人 的 SVM 非 线 性 补 偿 滑 模 控 制 研 究
收稿日期
基金项目西安交通大学机械制造工程国家重点实验室基金资助项目
作者简介邓玉 龙 男 湖 南 永 州 人 南 京 航 空 航 天 大 学 硕 士 研 究 生 主 要 从 事 空 间 机 器 人 控 制 研 究 Tel
Email dengyulongcom 王从庆 男 南京人 南京航空航天大学教授 硕士生导师 主要
从事智能控制及应用研究 Tel Emailwangcqnuaaeducn
邓玉龙 王从庆
南京航空航天大学 自动化学院 南京
摘要 为提高机械臂末端跟踪目标轨迹速度 提出了一种基于 SVMSupport Vector Machine非线性模型估计的
滑模控制方法 该方法通过 SVM 对参数不确定非线性项进行估计 对空间机器人动力学模型进行补偿 这种
从整个闭环系统稳定性出发设计的 SVM 非线性补偿滑模控制器 不需要确切的数学模型 从而提高了快速跟
踪目标轨迹 减小跟踪误差的动力学系统性能 仿真结果验证了该控制方法的有效性可行性
关键词 空间机器人 支持向量机 非线性估计 滑模控制
中图分类号 TP 文献标识码 A
Research on SVM Nonlinear Estimation Sliding Mode Control of Space Robot
DENG Yulong WANG Congqing
School of Automation Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing China
Abstract A method of sliding mode control based on SVMSupport Vector Machinenonlinear estimation of the
robotic dynamics has been proposed to acquire faster trajectory tracking rate of the space manipulator endSVM
regression is used to estimate the parameter uncertainty of the nonlinear term and to compensate dynamic model of
space robotThis SVM nonlinearity compensated sliding mode controller designed on the stability of the closed
loop system avoiding computing precise model has improved the dynamics performance of the system
achieving faster target trajectory tracking rate and reducing the tracking errorThe simulation results show that
the presented method is effective and feasible
Key words space robot support vector machineSVM nonlinear estimation sliding mode control
引言
由于工作性质的特殊性 空间机器人处于失重状态 其质量随着时间变化 空间机器人在操作过程
中载体位置和姿态均不受控制 此外 空间机器人的动力学模型非常复杂 并存在各种不确定性 如质
量 惯性矩阵及负载等 难以获得精确的动力学模型 且外部扰动信号也会对控制产生一定影响 总之
空间机器人系统是一个高度耦合的非线性系统
对空间机器人的动力学建模及其控制方法 人们已经在多方面进行了研究 文献 提出了一种自
适应控制方法 在设计过程中需要对动力学方程进行参数线性化 并进行繁复的前期计算以确定回归矩
阵 对未知参数的准确估计 决定了自适应控制能否成功实现控制目标 文献利用神经网络实现模
糊推理 使模糊控制具有自学习能力 提出了基于模糊神经网络的空间机械臂自学习控制策略 但该方
法不能确保系统的稳定性 文献提出了一种智能控制方法 不要求知道控制对象的精确模型 但
该方法需要过多的调整参数 占用较多的计算时间 不利于系统的实时性 针对不确定性系统 文
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