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融合强化学习的无模型自适应控制末端执行器恒力控制OA

Model-free Adaptive Control Based on Reinforcement Learning for End Effectors Constant Force Control

中文摘要英文摘要

针对气动打磨系统中存在的非线性强、扰动敏感与建模困难等问题,提出一种基于强化学习双延迟深度确定性策略梯度的无模型自适应控制策略:双延迟深度确定性策略梯度无模型自适应控制,在MATLAB/Simulink中构建了气动加载系统模型,设计所提出的控制策略控制架构,并定义其状态-动作与复合奖励函数,开展四种工况的仿真研究.仿真结果表明,所提出的控制策略控制效果最优.在恒力加载下,该控制策略无明显超调、调整时间为0.94 s;在干扰加载中,两次扰动的最大偏差分别为 3.0N和 3.2 N;在正弦力加载中,该控制策略输出更贴近目标曲线,误差为 0.1 6 N;在变角度加载中,该控制策略误差减小0.4 N.综上,所提出的控制策略在复杂非线性气动系统中表现出更高的控制精度、响应速度与鲁棒性,具有良好的工程应用价值.

The pneumatic grinding system faces challenges such as nonlinearity,disturbance sensitivity,and modeling issues.The thesis proposes a model-free adaptive control strategy based on reinforcement learning,using the twin delayed deep deterministic policy gradient.This approach is named twin delayed deep deterministic policy gradient-model-free adaptive control.We build a model of the pneumatic loading system in MATLAB/Simulink,design the proposed control strategy,and define state-action and composite reward functions.Simulations show that the proposed control strategy is the optimal controller.Under constant force loading,the proposed control strategy exhibits no significant overshoot and achieves a 0.94 s settling time.Under disturbance loading,the two disturbance peaks are limited to 3.0 N and 3.2 N.For sine force loading,the proposed control strategy tracks the reference with an error of 0.16 N.Under varying angular loading,the proposed control strategy reduces error by 0.4 N.In conclusion,the proposed control strategy exhibits higher control accuracy,faster response,and greater robustness in complex nonlinear pneumatic systems,proving its potential for engineering applications.

凌泽懿;张树忠;唐一文;周杰;赵卫

福建理工大学 机械与汽车工程学院,福建 福州 350108福建理工大学 机械与汽车工程学院,福建 福州 350108福建理工大学 机械与汽车工程学院,福建 福州 350108福建理工大学 机械与汽车工程学院,福建 福州 350108福建理工大学 机械与汽车工程学院,福建 福州 350108

机械制造

气动打磨无模型自适应控制强化学习双延迟深度确定性策略梯度恒力控制

pneumatic grindingmodel-free adaptive controlreinforcement learningtwin delayed deep deterministic policy gradientconstant force control

《液压与气动》 2026 (1)

51-60,10

福建省自然科学基金(2025J01985)福建省高校科技创新团队培育计划(闽教科[2020]12号)

10.11832/j.issn.1000-4858.2026.01.006

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