ロボットマニピュレータのチャタリングレス高速有限時間スライディングモード制御
Fast Finite-Time Sliding Mode Control for Chattering-Free Trajectory Tracking of Robotic Manipulators
3自由度ロボットアームに対し、改良型スライディング面とリアプノフ解析を用いてチャタリングを抑えつつ有限時間で軌道追従を達成する高速端末スライディングモード制御を提案し、従来法より高精度・高速収束を示した。
分類: eess.SY, cs.RO, cs.SY
原文アブストラクト
Achieving precise and efficient trajectory tracking in robotic arms remains a key challenge due to system uncertainties and chattering effects in conventional sliding mode control (SMC). This paper presents a chattering-free fast terminal sliding mode control (FTSMC) strategy for a three-degree-of-freedom (3-DOF) robotic arm, designed to enhance tracking accuracy and robustness while ensuring finite-time convergence. The control framework is developed using Newton-Euler dynamics, followed by a state-space representation that captures the system's angular position and velocity. By incorporating an improved sliding surface and a Lyapunov-based stability analysis, the proposed FTSMC effectively mitigates chattering while preserving the advantages of SMC, such as fast response and strong disturbance rejection. The controller's performance is rigorously evaluated through comparisons with conventional PD sliding mode control (PDSMC) and terminal sliding mode control (TSMC). Simulation results demonstrate that the proposed approach achieves superior trajectory tracking performance, faster convergence, and enhanced stability compared to existing methods, making it a promising solution for high-precision robotic applications.
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