사전 설정 성능 기반 기계 팔 적응 고정시간 추적 제어

Xiaofei LI ,  

Jin WANG ,  

Haiyun ZHANG ,  

Guodong LU ,  

Yifei CHEN ,  

Jiachun WU ,  

Chi ZHANG ,  

Abstract

기계 팔은 역학적 불확실성으로 인해 위치 정확도가 부족한 경우가 많으며, 기존 대부분의 제어 알고리즘은 빠른 응답과 높은 추적 정밀도를 동시에 달성하기 어려우며 복잡한 역학 모델 계산에 의존하여 핵심 알고리즘의 배포를 제한한다. 본 논문에서는 기계 팔의 역학적 불확실성에 대한 실시간 추적 제어 방법을 제안하며, 전체 제어 성능, 계산 복잡도 및 매개변수 설정 간의 균형을 이루어 계산 자원이 제한된 임베디드 하드웨어에 직접 배포할 수 있으며 복잡한 역학 계산이나 학습 근사 없이도 가능하다. 먼저, 기계 팔의 일반화된 불확실한 역학을 추정하고 보상하기 위해 무모델 적응 지연 추정기를 설계하였으며, 추적 오차의 슬라이딩 모드 변수 크기에 의해 이득 행렬이 직접 갱신되어 뛰어난 전체 성능을 달성한다. 둘째, 사전 설정된 성능을 갖는 적응 고정시간 비특이 종단 슬라이딩 모드 제어기를 설계하여 사전에 정해진 고정 시간 내에 기계 팔 추적 오차를 안정화한다. 이 제어기 매개변수는 고정 수렴 시간의 상한을 해석적으로 도출한 표현식으로 결정되어 실제 조정 시간이 자동으로 보장되며 초기 조건의 영향을 받지 않는다. 동시에 과도 응답 속도와 정상 상태 추적 정밀도는 사전 설정된 성능 제한에 의해 제약되어 실시간 작업 중 기계 팔의 가공 품질과 효율을 향상시킨다. 또한, 추적 제어기의 이득에 대한 적응 갱신 법칙을 추가로 설계하여 폐쇄 루프 제어 시스템의 고정 시간 안정성을 보장하고, 역학적 불확실성 또는 그 추정 오차의 상한에 대한 사전 지식을 제거한다. 이 기계 팔 추적 제어 방법은 매개변수 조정이 간편하고 계산 부담이 적어 구현이 용이하며, 시뮬레이션과 실험을 통해 유효성이 검증되었다.

Keywords

적응 지연 추정기;적응 고정시간 제어;역학적 불확실성;사전 설정 성능;기계 팔;추적 제어

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