Controle de rastreamento adaptativo de tempo fixo para braço mecânico baseado em desempenho predefinido

Xiaofei LI ,  

Jin WANG ,  

Haiyun ZHANG ,  

Guodong LU ,  

Yifei CHEN ,  

Jiachun WU ,  

Chi ZHANG ,  

Abstract

O braço mecânico frequentemente apresenta precisão insuficiente de posicionamento devido à incerteza dinâmica, e a maioria dos algoritmos de controle existentes têm dificuldade em conciliar resposta rápida e alta precisão de rastreamento, além de dependerem de cálculos complexos de modelos dinâmicos, o que limita a implementação dos algoritmos principais. Este artigo propõe um método de controle de rastreamento em tempo real direcionado à incerteza dinâmica do braço mecânico, capaz de equilibrar o desempenho geral do controle, a complexidade computacional e a configuração dos parâmetros, adequado para implantação direta em hardware embarcado com recursos computacionais limitados, sem necessidade de cálculos dinâmicos complexos ou aproximação por aprendizado. Primeiramente, foi projetador um estimador adaptativo de atraso sem modelo para estimar e compensar a incerteza dinâmica generalizada do braço mecânico, cuja matriz de ganho é atualizada diretamente pelo valor da variável de modo deslizante do erro de rastreamento, para alcançar excelente desempenho geral. Em segundo lugar, foi projetado um controlador deslizante terminal não singular adaptativo de tempo fixo com desempenho predefinido, estabilizando o erro de rastreamento do braço mecânico dentro de um tempo fixo pré-estabelecido. Os parâmetros deste controlador são determinados por expressões analíticas que estabelecem um limite superior para o tempo de convergência fixo, garantindo automaticamente o tempo real ajustado sem influência das condições iniciais. Ao mesmo tempo, a velocidade da resposta transitória e a precisão do rastreamento em regime permanente são restritas pelo desempenho predefinido, aprimorando a qualidade e eficiência do processamento do braço mecânico em tarefas em tempo real. Além disso, foi projetada uma lei de atualização adaptativa dos ganhos do controlador de rastreamento, garantindo a estabilidade em tempo fixo do sistema de controle em malha fechada, eliminando o conhecimento prévio dos limites superiores da incerteza dinâmica ou do erro de estimativa. Este método de controle de rastreamento do braço mecânico é fácil de implementar devido à fácil sintonia dos parâmetros e baixa carga de cálculo, tendo sua eficácia comprovada por simulações e experimentos.

Keywords

estimador adaptativo de atraso;controle adaptativo de tempo fixo;incerteza dinâmica;desempenho predefinido;braço mecânico;controle de rastreamento

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