具有执行器故障和不确定性的摆动机器人新型自适应模糊控制：设计与实验

摆动机器人被广泛应用于控制研究和教育的基准平台。本文提出了一种针对执行器故障和不确定性的摆动机器人的新型自适应模糊层次滑模控制器（AFHSMC）。该控制器通过结合层次滑模控制（HSMC）、模糊逻辑控制（FLC）和平衡复合运动优化进行设计。所提出的控制器保持了许多优点，如结构简单、易于实现、振荡减少以及高精度和鲁棒性。通过使用李雅普诺夫方法确保所提出控制器的稳定性。为验证控制性能，在执行器故障和不确定性影响下，对摆动机器人进行多种数值仿真和实验。与传统的HSMC和FHSMC控制器相比，所提出的AFHSMC在第一链角度估计的跟踪精度上提高了0.43%和0.38%，在第二链的角度估计受不确定性影响时提高了3.26%和0.08%，在故障影响下第一链提高了65.23%和12.24%，第二链提高了83.95%和16.15%。• 该方法结合了HSMC和FLCs以调节滑模增益并近似不确定性。• 提出了BCMO方法以优化所提出的控制器，因而简单且易于实现。• 提出的AHSMC控制器具有简单性、无振荡运行和高精度等优点。• 所提出的控制器在摆动机器人的仿真和实验中表现优于HSMC和FHSMC。