面向人工肌肉驱动器的无模型自适应滑模控制研究

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2017.11.020

东北大学学报:自然科学版 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (11): 1618-1622.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2017.11.020

面向人工肌肉驱动器的无模型自适应滑模控制研究

杨辉，郝丽娜，孙智涌，陈洋

(东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819)

收稿日期:2016-06-15 修回日期:2016-06-15 出版日期:2017-11-15 发布日期:2017-11-13
通讯作者: 杨辉
作者简介:杨辉(1987-)，男，辽宁锦州人，东北大学博士研究生；郝丽娜(1968-)，女，辽宁沈阳人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61573093)；国家高技术研究发展计划项目(2015AA042302).

Study on Model Free Adaptive Sliding Mode Controller for Artificial Muscle Actuators

YANG Hui， HAO Li-na， SUN Zhi-yong， CHEN Yang

School of Mechanical Engineering & Automation， Northeastern University， Shenyang 110819， China.

Received:2016-06-15 Revised:2016-06-15 Online:2017-11-15 Published:2017-11-13
Contact: HAO Li-na
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摘要/Abstract

摘要： 针对人工肌肉驱动器模型的控制策略较为复杂、控制参数较多、调节过程较为繁琐、通用性较差等问题.首先基于梯度法设计了无模型自适应滑模控制器(MFASMC)并对其稳定性进行了证明.然后，利用该控制器分别对离子交换聚合金属(IPMC)以及气动人工肌肉(PAM)两种典型人工肌肉驱动器进行控制仿真实验，从而对其控制精度、适应性及通用性进行验证.由仿真结果可知，通过设计控制器参数的调节规律，MFASMC算法可以实现对控制参数的快速在线调节，故对于不同种类的人工肌肉驱动器避免了繁杂的数学建模过程及控制参数调节过程，具有良好的适应性及通用性.

关键词: 人工肌肉, 无模型自适应滑模控制(MFASMC), 离子交换聚合金属, 气动人工肌肉

Abstract: The traditional control strategies for artificial muscle actuators based on the control object model have drawbacks such as complex in control laws， too many control parameters which is tedious to adjust， and having poor universality. Thus， a model free adaptive sliding mode controller (MFASMC) was designed based on the gradient method and proved in stability. Then， the new algorithm was simulated to contorl the identification models of IPMC(ionic polymer metal composite) and PAM(pneumatic artifical muscle) respectively. The results proved that the control parameters can be adjusted online by the new MFASMC algorithm rapidly， by designing the control parameters regulation rules. In this way， MFASMC makes the modeling process is not necessary. Moreover， the good control effects can be obtained for various artificial muscle actuators with no need to adjust any control parameters. Therefore， MFASMC has good adaptability and universality.

Key words: artificial muscle, MFASMC(model free adaptive sliding mode controller), IPMC(ionic polymer metal composite), PAM(pneumatic artifical muscle)

中图分类号:

TH122

杨辉，郝丽娜，孙智涌，陈洋. 面向人工肌肉驱动器的无模型自适应滑模控制研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(11): 1618-1622.

YANG Hui， HAO Li-na， SUN Zhi-yong， CHEN Yang. Study on Model Free Adaptive Sliding Mode Controller for Artificial Muscle Actuators[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2017, 38(11): 1618-1622.

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Study on Model Free Adaptive Sliding Mode Controller for Artificial Muscle Actuators

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