針對纜索式滑冰訓練機器人伺服驅動器中因頻繁模式切換導致的關節(jié)磨損問題，泰國烏隆他尼皇家大學Heyu Shi與Baihang Wang團隊聯(lián)合Xue Zhao、Tong Tong、Dandan Han提出一種新型控制策略。該研究將切換主動抗擾控制與滯回機制結合，旨在保持跟蹤精度的同時大幅降低電機不必要的模式切換次數(shù)。

傳統(tǒng)控制方法在修正運動誤差時往往過度切換線性與非線性校正模式，且切換頻率與跟蹤精度之間缺乏定量關系，滯回帶寬的選取也長期依賴經驗。研究團隊首先構建了涵蓋纜索幾何結構、螺旋傳動至永磁同步電機的完整驅動鏈集成模型，獲取各驅動單元的扭矩、轉速與電壓裕度，并以此作為控制器設計的測試平臺。

核心創(chuàng)新在于狀態(tài)保持的滯回切換主動抗擾控制實現(xiàn)方式。該方法通過兩個歸一化切換變量分別作用于觀測器與反饋校正環(huán)節(jié)，并在切換閾值周圍引入滯回帶?？刂破鲀H在誤差真正需要時改變運行模式，且在切換過程中保持擾動估計值完整，避免信息丟失。

在固定增益與同等調參努力下，研究團隊在154個測試案例中對六類控制器進行了對比驗證。在30 rad階躍測試中，超調量從52.171%降至0.311%，關節(jié)基本不再越過目標位置；在負載區(qū)間內，Zui大跟蹤誤差從0.101 rad降至0.0447 rad，Zui壞情況下的跟蹤誤差縮減約一半。

硬件壽命相關的切換活動顯著減少。當滯回寬度設為0.2時，模式動作次數(shù)從46次降至18次，降幅約60%，且未犧牲跟蹤質量。通過將切換頻率視為可設計變量而非衍生干擾，伺服層可在保證跟蹤品質的前提下將切換次數(shù)設定為目標值。該參數(shù)化方法具備可復用性，有望拓展至其他具有相似驅動架構的纜索機器人系統(tǒng)。

此項工作以預印本形式提交至《Mechanical Sciences》期刊審稿中（DOI: 10.5194/ms-2026-193）。研究團隊通過量化測量控制器切換頻率并將其與明確的滯回規(guī)則綁定，將以往未被充分評估的驅動磨損源轉化為工程師可刻意選擇的參數(shù)，為同類機電系統(tǒng)的伺服設計提供了新的定量框架。

資料來源：bioengineer.org；原文發(fā)布日期：2026-10-29。本文為資料編譯。