仪器仪表学报

作者：凌颢，王国慧，易波，李建民，朱晒红

单位：凌颢,中南大学湘雅三医院长沙410013；中南大学机电工程学院长沙410082,,王国慧,中南大学湘雅三医院长沙410013,,易波,中南大学湘雅三医院长沙410013,,李建民,天津大学 机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300350,,朱晒红,中南大学湘雅三医院长沙410013,

关键词：国产腹腔镜手术机器人;轨迹跟踪控制;快速非奇异终端模糊滑模控制;抖振

基金：国家重点研发计划（2017YFC0110402）、湖南省自然科学基金（2017JJ3388）项目资助

针对国产腹腔镜手术机器人轨迹跟踪控制的关键问题,在动力学模型的基础上,构建了自适应模糊滑模控制系统。该方法采用快速非奇异终端滑模面，确保系统能够在有限时间内收敛，并且避免了控制奇异的问题,同时运用模糊逻辑控制，根据系统误差的变化动态调节滑模切换项的大小,在保留滑模控制鲁棒性的基础上,减小了系统的抖振,提高了被控系统的跟踪精度和鲁棒性。仿真结果显示,所设计的方法具有收敛速度快、稳态精度高、力矩脉动小的特点,能够将位置的收敛时间从0?6～0?9s减小到0?1s,稳态误差峰值由0?035rad减小到0?01rad。针对动物活体组织的实验结果显示,所设计的控制系统能够实现机械手术臂对医生操作信息的准确跟踪,为手术的顺利实施提供了保障。

来源：2019年第5期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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