根系抗拉试验装置末端执行器自适应导纳控制

摘要

针对末端执行器对根系的稳定夹持与力控制精度直接影响试验效果，并且由于根系力学性能差异大、末端执行器难以集成高精度力传感器，而导致夹持力难以测量、根系损伤率高等问题，设计根系抗拉试验装置末端夹持器，并提出一种无感自适应导纳控制方法，该方法将夹持力调节转化为等效的位置跟踪问题，并引入自适应滑模广义动量观测器(ASMGMO)实现无传感器条件下对根系交互力的实时估算；然后融合粒子群算法与递归最小二乘法，构建了融合粒子群改进最小二乘(SAPSO-RLS)环境参数辨识方法，并根据动态估计的夹持力和环境参数，实时更新系统期望位置、自适应调整导纳控制器参数，从而实现夹持力的快速、稳定与精准调节；最后通过系统动力学建模与仿真平台验证，将所提方法与固定参数导纳控制与不考虑环境参数的自适应导纳控制方法进行对比，结果表明本文方法在夹持力调节速度、避免力超调、期望力跟踪稳定性方面均有显著的提升。

关键词

导纳控制 / 自适应控制 / 根系夹持 / 末端执行器 / 最优控制 / 滑模观测器

基金资助

国家自然科学青年基金项目(42102312); 新疆生产建设兵团科技创新青年拔尖人才项目(2024DB050)