Neural-Network-Based Adaptive Funnel Control for Servo Mechanisms With Unknown Dead-Zone

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作者
Shubo Wang,Haisheng Yu,Jinpeng Yu,Jing Na,Xuemei Ren
出处
期刊:IEEE transactions on cybernetics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:50 (4): 1383-1394 被引量:134
标识
DOI:10.1109/tcyb.2018.2875134
摘要

This paper proposes an adaptive funnel control (FC) scheme for servo mechanisms with an unknown dead-zone. To improve the transient and steady-state performance, a modified funnel variable, which relaxes the limitation of the original FC (e.g., systems with relative degree 1 or 2), is developed using the tracking error to replace the scaling factor. Then, by applying the error transformation method, the original error is transformed into a new error variable which is used in the controller design. By using an improved funnel function in a dynamic surface control procedure, an adaptive funnel controller is proposed to guarantee that the output error remains within a predefined funnel boundary. A novel command filter technique is introduced by using the Levant differentiator to eliminate the “explosion of complexity” problem in the conventional backstepping procedure. Neural networks are used to approximate the unknown dead-zone and unknown nonlinear functions. Comparative experiments on a turntable servo mechanism confirm the effectiveness of the devised control method.

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