基于浸入与不变的串联弹性驱动器预设时间自适应控制
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作者单位:

1.昆明理工大学机电工程学院;2.云南省第一人民医院

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中图分类号:

TP273

基金项目:

国家自然科学(62573214),云南省“兴滇英才支持计划”产业创新人才项目(No.yfgrc202534),云南省科技厅重大科技专项计划(202402AG050001).


Prescribed-time adaptive control of series elastic actuators based on immersion and invariance
Author:
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昆明理工大学

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    摘要:

    针对具有参数不确定的串联弹性驱动器系统,提出一种基于浸入与不变理论的预设时间自适应控制方法。设计新的时间尺度变换函数克服了传统时间尺度变换在预设时刻附近奇异性问题。然后, 引入浸入与不变方法的参数估计形式,设计预设时间收敛自适应律,使得参数估计误差预设时间收敛。进一步设计预设时间滑模面,保证了系统跟踪误差在预设时间内收敛到给定小邻域。此外通过Lyapunov方法验证系统稳定性。仿真验证了所提出方法的有效性。

    Abstract:

    This paper proposes an immersion and invariance theory-based prescribed-time adaptive control method for a series elastic actuator system with parametric uncertainties. A newly designed time-scale transformation function is employed to overcome the singularity problem caused by traditional time-scale transformations near the prescribed time. Then, the parameter estimation structure of the immersion and invariance method is introduced, and a prescribed-time convergent adaptive law is developed to guarantee the prescribed-time convergence of the parameter estimation error. Furthermore, a prescribed-time sliding mode surface is designed to ensure that the tracking error of the system converges to a given small neighborhood within the prescribed time. Besides, the stability of the closed-loop system is validated via the Lyapunov method. Simulation results verify the effectiveness of the proposed method.

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  • 收稿日期:2026-05-22
  • 最后修改日期:2026-07-18
  • 录用日期:2026-07-20
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