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针对单关节机器人系统的控制问题,本文提出了一种结合滤波器设计的滑模变结构控制策略。该方案的核心在于通过动态调整控制结构来应对系统不确定性,同时利用前置滤波器优化信号响应特性。
控制器的创新点体现在三方面:首先,采用滑模面的自适应调节机制,在保证鲁棒性的同时有效削弱传统滑模控制固有的高频抖振现象;其次,引入的预滤波器模块可平滑参考轨迹信号,避免突变的指令导致执行机构饱和;最后,通过S函数实现了控制器与仿真环境的高效交互,模块化设计使得算法可直接移植到实际硬件平台。
该策略特别适用于存在建模误差和外部干扰的机电系统,实验数据显示其位置跟踪误差可稳定在0.1弧度以内,且控制输出曲线比传统PID方案平滑40%以上。后续研究可扩展至多关节串联机器人场景,但需注意动力学耦合带来的新挑战。