基于非奇异快速终端滑模控制的电缆驱动Manipulator轨迹跟踪控制：考虑集中式不匹配不确定性

《Mathematics》：Non-Singular Fast Terminal Sliding Mode Control Based Trajectory Tracking Control of Cable-Driven Manipulators Subject to Lumped Mismatched Uncertainties Tran Buu Thach Nguyen, Hoai Vu Anh Truong and Kyoung Kwan Ahn

　　

摘要

电缆驱动的机械手已成为传统机械手（由电动机、液压马达或气动马达驱动）的一种有吸引力的替代方案，特别是在空间受限且环境复杂的操作中。尽管它们具有许多优点，但仍面临显著的控制难题。因此，本文提出了一种用于n自由度电缆驱动机械手的新型位置跟踪控制框架，该框架能够应对由于未知动态误差和外部干扰引起的统合不确定性问题。所提出的方法基于非奇异快速终端滑模控制（NFTSMC），它具有鲁棒性、高精度的跟踪性能、快速的有限时间收敛性、无抖振的扭矩输入以及完全消除奇异性问题。为了进一步提高控制性能，还引入了扩展状态观测器（ESO）来准确估计未测量的状态并抑制统合不确定性。通过李雅普诺夫定理严格证明了所提方法下闭环系统的稳定性。最后，通过对比仿真展示了该方法相对于现有控制器的优越性，进一步突出了其在复杂机器人环境中实际应用的潜力。