Sensor Fault Detection and Compensation with Performance Prescription for Robotic Manipulators

要約

このペーパーでは、ロボット マニピュレータのセンサー故障検出と補償に焦点を当てます。
提案手法は新しい適応オブザーバと二次積分滑り面上に確立された新しい端末滑りモード制御則を特徴としている。
この方法により、障害値および/またはその導関数に既知の限界を課す必要なく、センサー障害検出が可能になります。
また、追跡エラーのファネル境界を定義することで、パフォーマンスを事前に規定できる、高速かつ固定時間のフォールト トレラント制御も可能になります。
提案されたオブザーバーの推定誤差の最終的な有界性と制御システムの固定時間安定性が、Lyapunov 安定性解析を使用して示されます。
提案手法の有効性を 2 つの異なるロボットマニピュレータでの数値シミュレーションを使用して検証し、その結果を既存の手法と比較します。
私たちの結果は、既存の結果と比較して、提案された方法によって得られるパフォーマンスの向上を示しています。

要約(オリジナル)

This paper focuses on sensor fault detection and compensation for robotic manipulators. The proposed method features a new adaptive observer and a new terminal sliding mode control law established on a second-order integral sliding surface. The method enables sensor fault detection without the need to impose known bounds on fault value and/or its derivative. It also enables fast and fixed-time fault-tolerant control whose performance can be prescribed beforehand by defining funnel bounds on the tracking error. The ultimate boundedness of the estimation errors for the proposed observer and the fixed-time stability of the control system are shown using Lyapunov stability analysis. The effectiveness of the proposed method is verified using numerical simulations on two different robotic manipulators, and the results are compared with existing methods. Our results demonstrate performance gains obtained by the proposed method compared to the existing results.

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