基于非线性扰动观测器的多液压机械臂协作控制及数字孪生验证 高波、 林玉良、 黄良松

《Electronics》：Nonlinear Disturbance Observer-Based Cooperative Control of Multi-Hydraulic Robotic Arms with Digital Twin Validation Bo Gao, Yuliang Lin and Liangsong Huang

　　

摘要

本文提出了一种基于非线性扰动观测器（NDOB）的有限时间均匀最终有界（FTUUB）协作控制策略，用于在未知扰动和模型不确定性条件下对多液压机械臂系统进行高精度协作控制，这些系统应用于受限场景（如煤仓清理）。该策略通过将各种不确定性汇总为总扰动来简化控制设计，总扰动由NDOB实时估计并补偿。在此基础上，开发了一种有限时间收敛的滑模控制器，其中扰动补偿被内置于控制器中，确保位置和速度跟踪误差在有限时间内收敛到接近零的值。采用主从分布式控制架构，代理通信拓扑结构基于图论。为了解决传统滑模控制中的抖振问题，使用平滑的双曲正切函数构建滑模面。严格的李雅普诺夫稳定性分析表明，闭环系统在有限时间内实现了均匀最终有界性。包括基于数字孪生的虚拟煤仓环境可视化在内的综合仿真实验验证了所提方法在跟踪精度、收敛速度、扰动抑制和控制平滑性方面的优越性能。