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Enhanced constrained optimal sliding mode control for cable-driven parallel robots
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AI
DOI：10.1016/j.ejcon.2025.101282.png)
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摘要
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本文介绍了针对缆绳驱动并联机器人（CDPR）的滑模控制（SMC）中的新型方法，其特点在于创新的非线性滑模面构造。研究首先考察了在动态不确定性和外部扰动下的CDPR模型。除标准误差方程面外，还提出了并分析了两种精心选择的非线性滑模面——一种新颖的奇指数面和双曲正切面，它们在传统滑模控制框架内进行。此外，考虑到由于不确定性和扰动，传统SMC方法在具有平移和旋转自由度（DoFs）的CDPR中可能存在效率损失，本文开发了一种鲁棒性增强方法。该方法确保了在同时包含平移和旋转自由度的系统中有效管理缆绳张力。利用李雅普诺夫定理，严格分析了三种滑模面在传统SMC和所提出的鲁棒性增强方法中的渐近稳定性和鲁棒性。此外，还评估了在不同不确定性场景下每种控制策略的三种滑模面的到达时间。为验证理论发现，对具有6个自由度的空间CDPR在不同不确定性水平下进行了仿真。仿真结果表明，基于特定性能指标，比较了三种滑模面在不同不确定性条件下的性能表现。
Keyword:
Sliding Mode Control
Cable-Driven Parallel Robots
Nonlinear Sliding Surface
Robustness Enhancement
Lyapunov Stability