兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (8): 2573-2583.doi: 10.12382/bgxb.2023.0642
收稿日期:
2023-07-11
上线日期:
2024-01-22
通讯作者:
基金资助:
LIN Yubin, HOU Baolin*(), BAO Dan, ZHAO Wei
Received:
2023-07-11
Online:
2024-01-22
摘要:
为提高某弹药传输机械臂在传输弹药过程中受到负载不确定性影响下的定位控制鲁棒性,提出一种新型的基于隐式Lyapunov函数变增益超螺旋滑模控制方法。建立弹药传输机械臂系统的动力学方程,并对方程中摩擦力矩及支反力矩的重要参数进行辨识,减少系统不确定性。构造隐式Lyapunov函数并设计出一种新型的变增益超螺旋滑模控制策略,通过Lyapunov稳定性理论证明闭环系统全局稳定。超螺旋滑模控制增益的变化取决于系统的Lyapunov函数,是滑模变量的可微函数,具有控制参数易调节的优势。实验结果表明:摩擦力矩及支反力矩补偿可使系统定位时间由补偿前2.659s缩短到1.157s,提高了系统定位性能。在不同工况下,控制方法可有效地抑制系统负载不确定性的影响,保证系统的定位稳定性。
中图分类号:
林瑜斌, 侯保林, 鲍丹, 赵伟. 基于隐式Lyapunov函数的弹药传输机械臂变增益超螺旋滑模控制[J]. 兵工学报, 2024, 45(8): 2573-2583.
LIN Yubin, HOU Baolin, BAO Dan, ZHAO Wei. Implicit Lyapunov Function-based Variable Gain Super-twisting Sliding Mode Control of an Ammunition Transfer Manipulator[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(8): 2573-2583.
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
σ0/(N·m·rad-1) | 1464.4 | Mfs/(N·m) | 4.0 |
σ1/(N·m·s·rad-1) | 0.5 | θs/(rad·s-1) | 13.0 |
σ2/(N·m·s·rad-1) | 0.2 | n | 0.6 |
Mfc/(N·m) | 40.9073 |
表1 摩擦模型参数辨识结果
Table 1 Parameter identification results of friction model
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
σ0/(N·m·rad-1) | 1464.4 | Mfs/(N·m) | 4.0 |
σ1/(N·m·s·rad-1) | 0.5 | θs/(rad·s-1) | 13.0 |
σ2/(N·m·s·rad-1) | 0.2 | n | 0.6 |
Mfc/(N·m) | 40.9073 |
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
ma/kg | 2.95 | ηe | 0.9 |
la/m | 0.38 | $\theta_{\mathrm{b}} /(\circ)$ | 0 |
ia/(kg·m2) | 0.1746 | S/m2 | 7.85×10-5 |
KT/(mN·m·A-1) | 38.5 | V0/m3 | 4.57×10-5 |
ηr | 690 | g/(m·s-2) | 9.8 |
表2 系统相关参数值
Table 2 Values of system parameters
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
ma/kg | 2.95 | ηe | 0.9 |
la/m | 0.38 | $\theta_{\mathrm{b}} /(\circ)$ | 0 |
ia/(kg·m2) | 0.1746 | S/m2 | 7.85×10-5 |
KT/(mN·m·A-1) | 38.5 | V0/m3 | 4.57×10-5 |
ηr | 690 | g/(m·s-2) | 9.8 |
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doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.09.006 |
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