适应性模糊控制用于肌盖驱动的曲尖端系统,用于机器人柔性内镜的未知摩擦
Fan Ren1, Xiangyu Wang1,2, Ningbo Yu1,2
1The Tianjin Key Laboratory of Intelligent Robotics, College of Artificial Intelligence, Institute of Robotics and Automatic Information Systems, Nankai University, Tianjin, China.
Frontiers in neuroscience
|April 10, 2024
概括
一种新的模糊控制方案增强了肌盖驱动的曲尖端系统 (TAB),在充满挑战的环境中进行精确的控制. 这种无模型的方法可以弥补摩擦,确保在微创手术等应用中快速准确的运动.
科学领域:
- 机器人和控制系统 机器人和控制系统
- 生物医学工程 生物医学工程
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 肌盖驱动的曲尖端系统 (TAB) 为复杂的环境提供了高的机动性,包括微创手术.
- 像歇斯底里,爬行和摩擦这样的非线性行为对精确的TAB控制提出了重大挑战.
- 难以准确地建模非线性摩擦,这阻碍了TAB应用中的可靠性能.
研究的目的:
- 为TAB系统提出一种新的模糊控制方案,以实现精确的跟踪性能.
- 为具有非线性动态的TAB系统提供精确的摩擦补偿.
- 确保闭环系统的非对称稳定性,以确保可靠的操作.
主要方法:
- 开发了一个基于TAB的欧勒-拉格朗日动态模型的模糊控制方案.
- 实现了控制器以解决非线性摩擦和时间变化的动态.
- 通过在MATLAB/Simulink.数值模拟验证了控制器的有效性.
主要成果:
- 拟议的控制器在3秒内实现了快速角度跟踪,没有超速或振荡.
- 即使在不同的摩擦条件下,也证明了没有稳定状态错误的准确轨迹跟踪.
- 该系统表现出对外部干扰的稳定性,角度误差在2秒内恢复到零.
结论:
- 无模型模糊控制方案有效地弥补了TAB系统中未知的非线性摩擦和动态.
- 保证了先进的跟踪性能和实时响应,提高了TAB在苛刻场景中的适用性.
- 与传统控制器相比,提出的方法提供了更高的性能,显示了更快的稳定性和更少的错误.
