介电高弹聚合物运动轨迹跟踪控制研究

作者：王超隆; 杨熙鑫^*; 官源林

来源：青岛大学学报(工程技术版), 2023, 38(02): 46-74.

DOI：10.13306/j.1006-9798.2023.02.007

• 介电高弹聚合物
• 超弹性
• 粘弹性
• RBF神经网络
• 滑模控制

针对介电高弹聚合物的轨迹跟踪控制问题，本文提出自适应径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络滑模控制(sliding mode control, SMC)算法，实现了对介电高弹聚合物运动轨迹的跟踪控制。首先考虑超弹性和粘黏性等引起动力学模型中的未知项，外界干扰导致模型的不确定性，利用RBF神经网络的任意逼近连续函数特性、滑模控制的鲁棒性和自适应控制在线调整控制率设计控制器，并构造Lyapunov函数，证明控制器的稳定性，实现了对介电聚合物轨迹跟踪控制，结果显示聚合物的位置跟踪极值误差小于1%,响应时间约为0.7 s,表明系统具有较高的动态性能，实现了结构的线性运动轨迹跟踪。同时，分析了激励频率和宽度预拉伸比对结构跟踪轨迹的影响规律，设计了系数参数的优化方法。研究结果表明，该控制器提高了轨迹跟踪的精确度，验证了所提控制系统具有较强的自适应性、稳定性及优化方法的有效性。该研究为软体机器人的仿生驱动与轨迹跟踪控制提供了理论依据。

• 单位
  青岛理工大学; 青岛大学