自适应控制理论在机械臂力位混合控制中的应用
📚 共计 30 章节
01
课程导论
自适应控制与力位混合控制的基本概念、发展历程、应用场景与挑战。
导论
概览
02
机械臂运动学与动力学基础
齐次变换矩阵、DH参数法、牛顿-欧拉与拉格朗日动力学建模。
运动学
动力学
03
力位混合控制基础
自然约束与人工约束、任务空间分解、选择矩阵S与互补矩阵S'。
约束
矩阵
04
经典力位混合控制框架
Raibert-Craig算法原理、内环/外环结构、稳定性分析。
Raibert-Craig
稳定性
05
自适应控制理论基础
模型参考自适应控制(MRAC)、自校正控制(STC)、李雅普诺夫稳定性。
MRAC
STC
06
自适应阻抗控制
阻抗控制模型、自适应参数估计、与环境交互的稳定性。
阻抗
参数估计
07
自适应力/位置混合控制
基于模型的自适应律设计、参数收敛性分析。
自适应律
收敛性
08
鲁棒自适应控制
滑模控制与自适应结合、不确定性上界估计、抖振抑制。
滑模
抖振抑制
09
神经网络自适应控制
RBF神经网络逼近、权值自适应律、复合学习控制。
RBF
复合学习
10
模糊自适应控制
T-S模糊模型、模糊基函数、自适应模糊力位控制。
T-S模糊
基函数
11
迭代学习控制(ILC)在力位控制中的应用
P型/PD型学习律、收敛条件、重复任务优化。
ILC
学习律
12
无模型自适应控制
数据驱动方法、伪偏导数估计、紧格式/偏格式动态线性化。
无模型
动态线性化
13
基于观测器的自适应控制
扰动观测器(DOB)、扩张状态观测器(ESO)、自适应补偿。
DOB
ESO
14
冗余机械臂力位控制
零空间投影、任务优先级、多任务力位混合控制。
冗余
零空间
15
双机械臂协调力位控制
内聚力/内力控制、主从与对称策略、负载分配。
双机械臂
协调
16
柔顺机构与变刚度执行器
串联弹性执行器(SEA)、变阻抗执行器、自适应刚度调节。
SEA
变刚度
17
接触力估计与无传感器力控
基于电流/动量的力估计、卡尔曼滤波、自适应补偿。
无传感器
卡尔曼
18
约束运动与曲面跟踪
几何约束建模、切向速度/法向力控制、自适应曲面参数估计。
曲面跟踪
几何约束
19
非结构化环境自适应
刚度/阻尼未知环境、环境参数在线辨识、控制律切换。
非结构化
在线辨识
20
奇异摄动与双时标控制
快变/慢变子系统分解、力/位置解耦设计。
奇异摄动
双时标
21
基于强化学习的力位控制
Q-learning、策略梯度、自适应探索与利用。
强化学习
Q-learning
22
数字孪生与仿真验证
MATLAB/Simulink、CoppeliaSim、ROS+Gazebo联合仿真。
数字孪生
仿真
23
实时系统与硬件实现
RTOS、EtherCAT、FPGA加速、控制周期优化。
实时系统
FPGA
24
力控末端执行器设计
六维力传感器选型、手眼标定、重力/惯性补偿。
末端执行器
标定
25
装配作业中的力位控制
轴孔装配、螺纹拧紧、自适应搜索策略。
装配
搜索策略
26
打磨/抛光作业中的力位控制
恒力跟踪、材料去除率控制、工具磨损补偿。
打磨
恒力
27
手术机器人中的力位控制
软组织交互、安全约束、自适应夹持力。
手术机器人
安全约束
28
外骨骼与康复机器人
人机交互力控制、步态自适应、患者主动参与。
外骨骼
康复
29
力位控制系统的故障诊断与容错
传感器故障检测、控制重构、自适应容错。
故障诊断
容错
30
前沿趋势与未来展望
学习型控制、具身智能、人机共融、标准化与开源生态。
前沿
具身智能