固定时间滑模控制器

收敛时间可设计

在扰动与状态约束下，使外骨骼轨迹误差按预设性能在可设计的固定时间内收敛。

张高巍 · Fei, Gong · 王捷 · 王雨潇 · Lili, Zhang

Applied Mathematical Modelling 2025

参数信息

自由度数目

2

技术优势

误差上界可预设

采用时变函数为跟踪误差设定上界，确保瞬态和稳态性能都满足预设指标。

约束不被违反

障碍李雅普诺夫函数方法保证状态约束始终不被侵犯，提升安全性。

收敛时间固定且可设计

采用反步终端滑模控制器，使跟踪误差在可设计的固定时间内收敛，且该时间与初始状态无关。

抑制微分爆炸

采用固定时间形式的非光滑滤波器来近似虚拟控制律的导数，从而避免微分爆炸问题。

应用场景

• 上肢康复外骨骼：提供预设性能的跟踪控制，保障康复训练中关节位置误差始终处于安全范围。
• 康复机器人控制：在固定时间内实现轨迹跟踪误差收敛，缩短达到任务精度的时间。
• 人机交互控制：在患者施加扰动的情况下仍能保证约束满足和误差收敛，提高人机交互安全性。
• 运动控制策略：采用反步终端滑模控制，实现与初始状态无关的固定时间收敛策略。
• 外骨骼具身控制：通过非光滑滤波器避免微分爆炸，使控制器在实际系统中更易实现。