扰动前非线性协同机器人的终端协同设计外文文献翻译、中英文翻译

附录 1：外文翻译扰动前非线性协同机器人的终端协同设计摘要：目的：设计一种精确、快速跟踪机器人参考信号的协同控制器。该控制器具有平滑的控制信号，使非线性机器人系统能够跟踪干扰的出现。 设计/方法/方法-这里引入了一种新的协同流形，然后增加一个非线性指数项，使其在期望的干扰参考时间内具有精确的跟踪。以前的非线性项被插入到主协同方程中，这使得它复杂，由于其硬的数学方法。利用李雅普诺夫函数，证明了系统在干扰情况下的稳定性。仿真结果表明，所得到的系统在Simulink中是有效的。 结果-使用终端协同控制器与新的歧管提出在这项工作中，使系统的状态变量跟踪所需的参考信号在存在干扰的任何初始条件，以适当的精度和速率。仿真结果表明，与同类方法相比，它具有较高的精度和速度。独创性/价值-提供快速和精确的收敛，所提出的控制器可用于需要快速响应的机器人机械手系统，并且还具有精确的性能，例如在印刷3D对象和工业过程中。 关键词：定位，非线性，控制，机器人-45-简介 机器人操作系统是一个具有扩展轨迹的基本线性系统。机器人控制中的一个重要的基本问题是跟踪控制系统，它意味着跟踪机器人轨迹（FANDANJO，2009）。几十年来，人们一直在寻找一种用于精确跟踪期望轨迹的影响控制器。 在该领域研究的最重要和最流行的策略是转矩控制、PD 控制、鲁棒控制、自适应控制和模糊控制（FANE 和 JOO，2009；文，1990；Kodwitsk，1985；Paden 和 PANJA，1988； 周等人，2016；王等人，2016；CUI 等，2016）。然而，这些方法中的每一种都有它们自己的缺点和危害。在转矩控制方法中，由于非线性复杂的影响，在高速运行中保持良好的性能是非常困难的（Frank 和 ChanouKi，2004）。研究了机械手的鲁棒控制技术（Battilotti 和 LaRARI，1997；斯邦，1992；Neo 和 Joo，1995）。近年来，在机器人控制系统中设计了智能控制器。另一方面，研究了将遗传算法与遗传算法相结合来发展控制系统参数的方法（RUD 等人，2016）。其中一个吸引人的和几乎是机器人应用的新领域是核工业（伯勒尔等人，2016）。此外，混合动力机械手已经清楚地证明了串联结构和并联机构的 BEN TS（国泰，2016）。 近十年来，非线性动力学系统的建模与仿真受到了广泛的关注（AHN 等人，2015）。这样一个广泛的兴趣是因为关于非线性动力学的知识的增加在广泛的系统、现象和事件中是自然存在的，包括自然生物系统、物理系统、工程系统等。 近年来相关的科学进展揭示了基于非线性动力系统的建模、仿真和控制的若干科学理论。众所周知，在自然界中，许多物体不能线性地作用，即当给定系统的部分干扰或合作或竞争时，存在非线性相互作用，叠加原理失效。大多数日常生活是非线性的，对于非线性系统，通常没有希望分析轨迹。即使在明确的公式可用时，它们也会变得复杂。 非线性系统通过密集的动态相互作用和能量、物质和信息的交换过程连接起来。此外，它们还包括非线性动力学、记忆、复杂瞬态、分叉和混沌运动模式（布兰科拉扎雷维奇，2015）。 首先，德国科学家哈肯介绍了“协同”这个词（哈肯，1977）。许多基础研究和调查支持了他的理论结构。协同方法与经典科学方法的区别在于认识非线性动力学系统中自相关的基本作用。 问题系统综合，即非线性动力学系统中的控制系统，是现实的，复杂的，在许多方面，不适用于现有控制理论。 随后，俄罗斯科学家 Kolesnikov 提出了基于协同实现的非线性合成系统理论的基本要素及其应用，即知识协同控制理论文献（KoelnsikVoop.，2000）。 该实现为非线性对象的复杂控制问题的求解提供了一个特殊的应用。协同控制理论 要求用正、负反馈实现能量、物质和信息之间可控的动态相互作用的整体哲学。协同控 制的设计思想是建立在控制系统的扩展和收缩的基础上的，并提出了一种新的协调方法， 用于合成各种性质的非线性和多维动态植物的控制系统（布兰科拉扎雷维奇，2015）。后来，这一理论，从世界各地的其他科学家认识到这种新的控制方法，介绍和解释Kolesnikov 在会议和会议（Kolesnikov，2009）。然而，这种方法，从其引进开始，被 科学家和研究人员在全世界各个科学和工业领域广泛研究（SPON，1992；KeleSnkoVoTeL.， 2002；Kolesnikov，2002）。 -51-本工作的主要目的是引入一种新的协同流形，通过一个新的协同流形来实现对具有干扰的期望参考的精确时间跟踪。通过这种方法，非线性项是预先插入的一个主协微分方程，它既复杂又有一个硬的数学方法，即使没有扰动。得到的控制信号是通过对系统的有效性进行仿真，并将其与所采用的相似方法进行了比较。 本文的其余部分组织如下：第 2 节介绍协同控制理论的概念。在第 3 节中，研究了终端协同控制，并利用李雅普诺夫函数证明了它在扰动存在时的稳定性。第 4 节提出了一种利用干扰的终端协同机制的非线性机械手系统的仿真，并与先前应用于同一系统的终端滑模进行了比较。最后，第 5 节给出结论和总结讨论。 协同控制理论 这一原理揭示了控制律的变化趋势，重点在于结果而不是过程。作为一种有目的的设计者的控制，以及对他的目标和要求的重新审视，控制应该与整个系统的整体工作相结合。 协同控制理论是基于直接自组织原理和动态对象非线性性质的控制科学的一个方向。协同控制理论的基本原理如下： （1）不变流形是在对象的状态空间中形成的。在这些吸引子上，我们确保所需的动态和静态质量的受控对象的组织。吸引子的形成是有向自组织过程的重新映射。 （2）协同合成法的主要原理是相控系统的压缩解压缩原理。 （3）开发人员的需求是以一个不变量的形式呈现的，它描述了被控制对象的设计操作。 通过对全面描述非线性系统模型维数的基本降维来描述对象的状态，简化了映射过程，Asaresult 描述了系统的动态特性。方程的分解系统（KoelnsikVoop.，2000）。 为了提出协同控制理论的概念，如控制设计和稳定性，考虑非线性非线性系统（KundReaveTeL.，2010）： 其中 X 是状态变量，FI 和 GN 是描述系统动态的平滑非线性函数，U 是输入控制。在实践中，有必要建立一种基于协同控制理论的控制向量 u，它保证系统从任意初始状态向不变流形的移动，然后向任意状态移动。控制是特殊的宏变量 C 的函数，称为聚集变量。这些宏变量 C（x，t）0 是系统状态变量的函数，是由用户精心选择的。 协同控制器的目的是引导系统朝着 C（x，t）0。宏观变量的确定可以根据控制特性，如控制、设定时间、限制、控制输出等来确定。Inasimplecase，宏变量可以是状态变量的线性组合。宏变量以一种好的方式通过引入方程得到如下公式： 其中，T 是一个设计参数，它表明宏变量收敛到一个特殊的流形，W（C）是一个光滑函数，它被选择为（Koordalev 等，2010）：相对于斯巴拉米来说是可逆的和不同的。 如在 LaZaReVic（2015）中所示，NNIN 是一个使系统最小化的函数的最优控制器。 -51- 从协同的观点来看，T 是与自组织力所做的动作成比例的参数。通过适当选择OFT，可以选择期望的自组织速度。 认为：二阶系统 在最简单的情况下，我们考虑流形的状态变量的线性组合为： 然后，上述方程的差分方程为： 对于闭环系统是稳定的，上述方程的根应该放置在半平面上。 对于计算出的根有负部分，t 满足满足：t0。 使用控制信号 U，歧管 C0 在系统的状态空间中被转化为吸引子。因此，系统的状态从系统状态空间中的任意任意初始条件转移到流形，然后沿流形到平衡点。利用适当的 Lyapunov 函数，讨论了系统向歧管运动的稳定性。在控制器综合中，每个流形在状态空间域中产生一个新的条件，并在一个单元上减少系统的阶数，同时向前移动到全局稳定性。显然，上面提出的协同控制器在一个完全非线性系统上工作，并且无论在系统模型中是否需要任何线性化或简单化，都不需要任何必要的控制理论应用（布兰科拉扎雷维，2015）。 在具有约束和扰动的系统中，基于协同控制的设计被称为鲁棒约束协同控制器。首先，基于输出跟踪误差，建立协同控制宏变量。给定系统演化约束确保跟踪误差收敛到有界流形。通过演化约束和宏观变量函数的组合，构造了误差方程的动力学方程。求解动态稳定方程为控制目标提供了所需的控制信号。在没有不确定性的系统中，对于任何未测量的扰动，所提出的控制器通过渐近地将受控变量的误差驱动到包含初始和保持它的有界来实现稳定系统的目的。 下面给出了所提出控制器的计算的示意图（图 1）。 终端协同控制 如方程（2）前面所提到的，T 确定吸引子的收敛速度，并选择 Faltt，WecAn 递增瞬过程。 -51- 准确、快速地跟踪期望参考信号的必要性，以及平滑的、可实现的无抖动现象的控制信号，产生折旧等许多实际问题，是应用终端协同控制方法的必要性。此外，在非线性系统中应用这种方法是不需要任何线性化和近似或转换的。这里，该方法的抗干扰性在该方法的优点上具有一定的优越性。 与同类方法相比，终端协同控制方法的另一个优点是它的平滑控制信号保持了适当的速度，也使控制器具有合适的瞬态性能。由于在协同控制器中应用线性流形，当初始条件远离平衡点、收敛时间和达到参考值的某一时间可能不需要。在终端协同方法中， 在流形描述中涉及非线性指数项，这将导致状态收敛到平衡状态并保持在那里；所有这些都将通过设计者适当的参数设置来实现；根据协同属性，这是 T。 VunkATARAMAN（VunkATARAMAN 和 GulATI，1993）引入的终端滑模控制概念。终端滑模流形虽然有共同的滑模控制，但却被认为是： 其中 S 表示终端滑动函数，X 表示系统状态。 乙是正的常数，q 和 p 是满足条件 pq 的两个正奇数整数。 终端滑模控制中，其主要思想是将系统的状态强迫到一个特殊的表面上，它具有这样的特性，即一旦系统的状态出现在其上，则它们在 NITE 时刻收敛到零（刘和 Hsiao，2013）。在下面的终端中，协同控制进行了研究。 通过非线性同步函数，建立了一个随机变量设计过程，然后建立了一个终端协同流形，并在 TrimeRealNethOrthRoad 方法中强制系统状态收敛到零。（Abderrezek 和哈马斯，2014）。正常协同方法也允许获得状态的渐近收敛。然而，与常规协同控制相比，终端协同控制的性能更为优越。当系统的初始状态远离原点时，有必要应用 Tymin MulnSaleGrimeCutic 控制器。 定理 1：下面的二阶系统在存在扰动的情况下，采用末端同步控制律，得到指数型流形，是稳定的。 -51-半轴套管装焊线程控通用机械手三维设计5.结论本研究的主要目