Lifted Frequency-Domain Identification of Closed-Loop Multirate Systems: Applied to Dual-Stage Actuator Hard Disk Drives
本文提出一种仅用慢率输出测量、结合提升与局部建模的频域辨识方法，可在单次实验中准确辨识闭环多率系统，并在硬盘驱动器双级致动器基准上验证了有效性。
2025-04-09 cs.SY eess.SY
Nonsmooth Quasistatic Modeling of Hydraulic Actuators
本文建立了四阀独立计量回路驱动的液压执行机构的准静态模型。所提出的模型描述了准静态平衡之间的速度和力，流量和压力。在这种平衡状态下，每个阀上的压力差决定了通过阀的油流量，进入致动器的油流量决定了致动器的速度，并且致动器腔室中的压力与作用在致动器上的外力代数相关。基于这些关系，我们推导出一组准静态表示，它解析地关系到控制阀的开口，致动器的速度，和外力。这个解析表达式是用非光滑函数写的，其返回值是集值而不是单值。我们还展示了一种方法，将所获得的非光滑准静态模型到多体模拟器，其中一个虚拟的粘弹性元素是用来模仿瞬态响应。此外，所提出的模型进行了扩展，包括再生管道和处理由一个单一的泵驱动的执行器的集合。
2021-02-19 cs.SY eess.SY
Commutation-Angle Iterative Learning Control for Intermittent Data: Enhancing Piezo-Stepper Actuator Waveforms
压电步进致动器由于其高分辨率、高刚度、快速响应以及通过使人联想到行走的运动在无限行程上定位移动器的能力而被用于许多纳米定位系统中。本文的目的是开发一种控制方法，用于衰减由行走运动引起的干扰，因此在换向角域中重复。一种新的迭代学习控制方法的开发的换向角域，解决了迭代变化和非等距采样时发生的压电步进致动器被驱动在不同的驱动频率通过参数化的输入和误差信号。实验验证的框架上的压电步进驱动器导致显着的性能改善。
2020-06-24 cs.SY eess.SY
Data-Driven Track Following Control for Dual Stage-Actuator Hard Disk Drives
本文提出一种频域数据驱动反馈控制设计方法，直接利用频率响应测量数据设计双级执行器硬盘驱动器的跟踪控制器，通过 H 无穷和 H2 范数约束优化扰动抑制并确保闭环稳定性与鲁棒性。
2023-04-03 cs.AR cs.SY eess.SY
Model-Free Generic Robust Control for Servo-Driven Actuation Mechanisms with Layered Insight into Energy Conversions
针对高非线性、负载扰动的复杂伺服驱动执行系统建模局限，本文提出无模型通用鲁棒控制（GRC）框架，通过分解状态空间模型为子系统并采用自适应策略，实现跨电/液压/气动执行系统的稳定鲁棒控制，且已实验验证。
2025-08-24 cs.SY eess.SY
Modeling and control of a cable-driven series elastic actuator
Institute of Robotics and Automatic Information Systems, Nankai University（机器人与自动化信息系统研究所，南开大学）；Tianjin Key Laboratory of Intelligent Robotics, Nankai University（天津智能机器人重点实验室，南开大学）
本文研究缆驱动系列弹性执行器的建模与控制，采用双自由度控制方法提升鲁棒性，验证了其在人机交互中的应用潜力。
2018-09-17 cs.RO cs.SY eess.SY
Interpolatory-based data-driven pulsed fluidic actuator control design and experimental validation
脉冲射流驱动器在流体流动实验控制策略中发挥着核心作用，以实现更好的航空设备的性能。在本文中，我们演示，通过实验测试台，如何插值为基础的Loewner数据驱动控制（L-DDC）框架是一个合适的工具，用于精确控制这个家庭的执行器的流出速度。L-DDC将理想控制器的概念与Loewner框架结合在一个数据驱动的原理中，适合实验用户。本文的贡献是，第一，强调简单性和通用性，这样的数据驱动的理由在一个受约束的实验设置，第二，解决一些实际的流体工程师关注的问题，详细说明了完整的工作流程和关键成分，成功地实现了脉冲流体致动器控制器从数据采集到控制的实施和验证阶段。
2021-04-09 cs.SY eess.SY math.OC
Rollbot: a Spherical Robot Driven by a Single Actuator
Center for Robotics and Biosystems, Northwestern University（机器人与生物系统中心，西北大学）
Rollbot是首个能通过单个执行器在二维平面上可控移动的球形机器人，通过改变轨迹曲率实现运动控制，验证了理论框架的有效性。
2026-05-11 cs.RO cs.SY eess.SY
Concurrent Multiphysics and Multiscale Topology Optimization for Lightweight Laser-Driven Porous Actuator Systems
本研究提出一种多尺度拓扑优化方法，用于轻量化激光驱动多孔线性执行器的设计，综合考虑热传导、对流和辐射耗散，数值案例表明多孔设计性能优于实体设计。
2024-05-23 cs.SY eess.SY physics.app-ph
Characterization and Thermal Management of a DC Motor-Driven Resonant Actuator for Miniature Mobile Robots with Oscillating Limbs
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；Max Planck Institute for Intelligent Systems（马克斯·普朗克智能系统研究所）
在本文中，我们的性能特点和开发热管理解决方案的直流电机驱动的谐振驱动器扑翼微型飞行器。作动器是一个与扭簧并联的直流微型齿轮电机，驱动机翼往复运动。与单独的齿轮电机相比，这种设计分别将扭矩和功率密度提高了161.1%和666.8%，同时将汲取电流降低了25.8%。与非线性空气动力学载荷隔离的致动器的表征导致与其他致动器直接可比的标准度量。由于热效应，出于低重量考虑而选择的微电机在有限的持续时间内以高功率运行。为了预测系统性能，开发了集总参数热路模型。该微电机的关键模型参数，两个数量级小于以前的特点，实验确定。这包括可变绕组电阻、衬套摩擦、速度依赖性强制对流和增加阻尼器的影响。然后，该模型被用来确定一个安全的操作包线的车辆，并设计一个重量最佳的发动机。这种致动器设计和热建模方法可以更普遍地应用于提高任何微型移动机器人或具有电机驱动的振荡肢体或负载的设备的性能。
2020-01-24 cs.RO cs.SY eess.SP
A Data-Driven Approach to Geometric Modeling of Systems with Low-Bandwidth Actuator Dynamics
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Johns Hopkins University Applied Physics Lab（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）
针对软体机器人欠驱动高维动力学辨识难题，提出基于几何力学的数据驱动连接模型框架，并在游泳机器人与水凝胶爬行器仿真中验证及优化控制波形。
2023-10-03 cs.RO cs.SY eess.SY
Optimal actuator placement for minimizing the worst-case control energy
University of Colorado at Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文研究了线性系统中最小化最坏情况控制能量的最优执行器放置问题，通过分析系统矩阵的正定性，提出了完整的解决方案，并指出了解决一般问题的困难。
2017-07-20 cs.SY eess.SY
A Unified Robust Motion Controller Synthesis for Compliant Robots Driven by Series Elastic Actuators
针对串联弹性驱动器柔性机器人的位置和力控制问题，提出了一种统一的鲁棒运动控制器。它示出的柔性机器人的动力学模型不仅包括匹配，但也不匹配的干扰，通过不同的通道从控制输入作用于系统。为了解决这个复杂的鲁棒控制问题，统一的鲁棒运动控制器合成采用二阶扰动观测器（DOb），这使我们能够估计不仅干扰，而且其一阶和二阶导数，和一种新的控制器设计方法在状态空间。利用Brunovsky正则型变换和扰动及其一阶和二阶导数的估计，重构了机器人的动力学模型，从而得到了一个只包含匹配扰动的新的系统模型。通过传统的基于DOb的鲁棒控制方法消除重构系统模型的匹配干扰，简单地设计了鲁棒位置和力控制器。通过仿真验证了所提出的鲁棒运动控制器的稳定性和性能。
2022-02-01 cs.RO cs.SY eess.SY
A Backstepping control strategy for constrained tendon driven robotic finger
Indian Institute of Technology, Kharagpur（印度理工学院卡格浦尔分校）
本文提出了一种反步控制策略，通过引入运动学约束使非完整系统变得可控，用于单肌腱和单执行器驱动的机械手指控制。
2019-02-08 cs.SY eess.SY
SWheg: A Wheel-Leg Transformable Robot With Minimalist Actuator Realization
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
本文介绍了设计，实现，和性能评估的SWeg，一种新的模块化轮腿可变形机器人家庭与最低限度的执行器实现。SWheg通过将轮式和腿式运动无缝集成在单个平台上，充分利用了这两种运动方式。与其他使用多个致动器的设计不同，SWheg仅使用一个致动器来同步驱动所有轮腿模块的转换。这意味着N腿SWeg机器人只需要N+1个执行器，这可以显着降低平台的成本和故障率。基于四连杆机构的肌腱驱动轮腿转换机构可以实现轮腿之间的快速形态转换。我们验证了设计原理与四个和六个轮腿模块分别SWeg机器人，即四足SWeg和六足SWeg。讨论了两种平台的设计过程、机电一体化基础设施和步态行为发展。机器人的性能进行了评估，在各种情况下，包括驾驶和转向轮式模式，步跨越，不规则地形通过，并在腿模式爬楼梯。并对这两种平台进行了比较。
2022-10-27 cs.RO cs.SY eess.SY
Fuzzy Logic Control for Mixed conventional/braking Actuation Mobile Robots
在机器人系统中使用传统的致动器（特别是电动机），虽然通常在灵活性和可控性方面提供优势，但由于其环境中的意外复杂性，会遭受主致动器故障，这可能导致可控性的丧失。传统的致动器可能在机械复杂性、重量和成本方面带来缺点。在这里，混合常规/制动驱动移动机器人（MAMR），一个新的移动机器人平台，提出了解决这些缺点的驱动和探索的使用和控制制动驱动。该平台取代了阿克曼转向中使用的驱动电机，制动器只有两种状态，ON和OFF。此外，传统的驱动轮被仅支持机器人纵向方向上的驱动力的单个全向轮取代。制动执行器在执行器故障下提供可控性的能力是这项工作的主要动机之一。为了验证MAMR方法的可靠性和准确性，本文研究了这种机器人系统的设计，模糊逻辑控制器的设计和合成，以及这些控制器的实时实验评估。实验测试指出，使用模糊逻辑控制器和MAMR控制器的性能增强。
2019-09-13 cs.SY eess.SY
Numerical Demonstration of Multiple Actuator Constraint Enforcement Algorithm for a Molten Salt Loop
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
为了推进核电站自主运行的范例，寻求一种数据驱动的机器学习控制方法。下一代反应堆设计的自主运行预计将加强安全性并提高经济性。然而，所使用的任何算法都需要是可解释的、可适应的和鲁棒的。在这项工作中，我们专注于自主操作过程中的最优控制的具体问题。我们将展示一种可解释和适应性强的数据驱动机器学习方法，用于熔盐回路的自主控制。为了解决可解释性，我们利用数据驱动的算法来识别状态空间表示中的系统动态。为了解决适应性问题，将利用控制算法来修改致动器设定点，同时强制执行恒定和时间相关的约束。鲁棒性在本工作中没有涉及，并且是未来工作的一部分。为了证明这种方法，我们设计了一个数值实验，需要干预，以强制执行的负载跟随型瞬态过程中的约束。
2022-02-25 cs.LG cs.SY eess.SY
Super-twisting based sliding mode control of hydraulic actuator without velocity state
本文提出一种无需速度状态、基于超螺旋算法的液压缸滑模控制方法，通过LMI设计增益，实验表明跟踪误差低于1%。
2023-10-11 cs.SY eess.SY
High-Voltage Optocoupler Amplifier for Electrostatic Actuators
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
针对静电执行器需要高压驱动的问题，提出一种基于光电耦合器的高压放大器，实现20 kV峰峰值输出和500 Hz带宽，降低谐波失真并简化驱动波形生成。
2026-09-25 cs.RO cs.SY eess.SY
Energy-Efficient and Actuator-Friendly Control Under Wave Disturbances: Model Reference vs. PID for Thruster Surge
Yildiz Technical University（伊斯坦布尔理工大学）
本文比较了模型参考控制与PID控制器在波扰环境下推进器冲量控制的性能，发现优化的MRC在能耗和执行器应力方面表现更优，而PID在跟踪误差上相近但能耗更高。
2025-11-20 cs.SY eess.SY
Cyber-Resilient Data-Driven Event-Triggered Secure Control for Autonomous Vehicles Under False Data Injection Attacks
Glasgow Caledonian University（格拉斯哥喀里多尼亚大学）；North Carolina Agricultural and Technical State University（北卡罗来纳农业与技术州立大学）；Old Dominion University（老道明大学）；University of York（约克大学）；Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；University of Louisiana at Lafayette（路易斯安那拉法叶大学）
本文提出了一种具备网络韧性的数据驱动事件触发安全控制框架，用于提升自动驾驶车辆在虚假数据注入攻击下的安全性和通信效率。
2025-12-13 cs.SY eess.SY
Design and Control of a Cable-Driven Switchable Actuator with Torque/Tension Dual Modes for Exoskeletons
Beihang University（北京航空航天大学）；Longyan University（龙岩学院）
本文提出一种缆驱动可切换执行器，可在扭矩/拉力双模式间快速切换，结合近端传感与迭代学习控制，实现高效稳定力输出，适用于外骨骼多样化训练场景。
2026-09-22 cs.RO cs.SY eess.SY
Passivity guaranteed stiffness control with multiple frequency band specifications for a cable-driven series elastic actuator
Tianjin Key Laboratory of Intelligent Robotics, Nankai University（天津智能机器人重点实验室，南开大学）
本文针对电缆驱动串联弹性执行器的刚度控制问题，提出了一种基于H∞综合方法的改进方案，通过在特定频率带内满足被动性、执行器限制、扰动抑制和噪声抑制等约束条件，提升了刚度控制的精度和鲁棒性。
2019-03-23 cs.RO cs.SY eess.SY
Kernel Controllers: A Systems-Theoretic Approach for Data-Driven Modeling and Control of Spatiotemporally Evolving Processes
Pindrop Security；Distributed Autonomous Systems (DAS) laboratory Oklahoma State University（俄克拉荷马州立大学分布式自主系统实验室）
本文提出基于系统理论的方法，利用少量传感器和执行器实现对时空演变过程的建模、估计与控制，通过动态系统先验知识构建可控制的预测模型，并验证了其可观测性和可控性条件。
2015-08-09 cs.SY eess.SY
Actuator Fault-Tolerant Vehicle Motion Control: A Survey
Technische Universität Braunschweig（布伦瑞克工业大学）；Institute of Control Engineering（控制工程研究所）
SAE 4级和5级自动驾驶汽车的出现，对所有有助于驾驶任务的功能提出了很高的容错要求。在致动器级别，容错车辆运动控制，它利用致动器之间的功能冗余，是实现所需程度的容错的一种手段。因此，我们给出了一个全面的概述，最先进的执行器容错车辆运动控制的重点是驱动器，制动器，转向退化，以及轮胎爆胎。这篇综述表明，执行器容错车辆运动是一个广泛研究的领域，然而，所提出的方法在许多方面有所不同。为了提供一个出发点，为今后的研究，我们调查所采用的致动器拓扑结构，容忍退化，提出的控制方法，以及进行验证的实验。总体而言，尽管有大量不同的方法，所涵盖的文献揭示了容错车辆运动控制的容错能力提高的潜力。因此，除了开发新的方法或证明实时的适用性，未来的研究应旨在调查的局限性，并使容错运动控制方法的比较，以便进行彻底的安全论证。
2021-07-24 cs.RO cs.SY eess.SY
Conformal Prediction of Motion Control Performance for an Automated Vehicle in Presence of Actuator Degradations and Failures
Institute for Control Engineering, TU Braunschweig（布伦瑞克工业大学控制工程研究所）
本文提出一种数据驱动的保形预测方法，用于在执行器退化或故障时评估自动驾驶车辆运动控制性能，并在运行时为确定容许动作空间提供启发式方法。
2024-07-29 cs.RO cs.SY eess.SY
Quad-LCD: Layered Control Decomposition Enables Actuator-Feasible Quadrotor Trajectory Planning
School of Engineering and Applied Science, University of Pennsylvania（工程与应用科学学院，宾夕法尼亚大学）；EPFL（瑞士联邦理工学院）
针对四旋翼电机饱和导致失控坠毁的问题，本文提出Quad-LCD，通过控制分解并从仿真轨迹数据学习跟踪惩罚，显著降低激进机动坠毁率并在Crazyflie上验证可行性。
2025-05-15 cs.RO cs.SY eess.SY
Learning-Based Modeling of Soft Actuators Using Euler Spiral-Inspired Curvature
Department of Electrical and Computer Engineering, Michigan State University（电气与计算机工程系，密歇根州立大学）
本研究提出一种基于欧拉螺旋形状表示的数据驱动建模框架，通过神经网络构建软连续体执行器的正逆模型，在变形预测和载荷估计上实现了高精度，显著提升了软机器人建模的准确性与预测能力。
2025-04-25 cs.RO cs.SY eess.SY
Optimisation of design parameters to improve performance of a planar electromagnetic actuator
针对平面电磁执行器电磁刚度小、驱动带宽受限的问题，推导电磁力与刚度的闭式表达式，优化线圈与磁组件设计参数，实验验证优化后性能提升显著且结果与解析值误差低于15%。
2025-01-19 cs.SY eess.SY physics.app-ph
Control Based Enhanced Regenerative Modes for Hydraulic Multi-Actuator Systems
Laboratoire Ampère, Université de Lyon, INSA Lyon（阿普尔实验室，里昂大学，里昂高等师范学院）；Ecole Centrale de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS（里昂中央理工学院，克洛德·贝尔纳里昂大学，法国国家科学研究中心）；Volvo Compact Equipment（沃尔沃紧凑型设备）；Cerebrum Ingénierie（Cerebrum工程公司）
针对液压多执行器系统，提出一种基于独立计量阀的控制方法，通过在线优化各执行器和主泵的压力，最大化再生能力，仿真验证了有效性。
2026-06-24 cs.SY eess.SY math.OC
Modeling, Control and Self-sensing of Dielectric Elastomer Soft Actuators: A Review
School of Mechanical Engineering, Hebei University of Technology（河北工业大学机械工程学院）
综述介电弹性体软执行器的建模、控制与自感知方法，分析其非线性弹性、粘弹性蠕变等挑战及解决方案。
2026-04-19 cs.RO cs.SY eess.SY
Hybrid Adaptive Control for Series Elastic Actuator of Humanoid Robot
National Key Laboratory of Digital Control and System Engineering, Ho Chi Minh City University of Technology, VNU-HCM（越南国立大学胡志明市理工大学数字控制与系统工程国家重点实验室）；Ho Chi Minh City University of Technology, VNU-HCM（越南国立大学胡志明市理工大学）；Saigon University（西贡大学）；Pukyong National University（釜庆大学）
通常，人形机器人在非预定义环境中行走或奔跑时通常会遭受显著的冲击力，由于高刚度，该冲击力可能容易损坏致动器。近年来，被动柔性串联弹性驱动器（SEA）用于驱动仿人机器人关节已经在许多方面证明了其能力。然而，尽管在仿人机器人研究领域得到了广泛的应用，但由SEAs驱动的仿人机器人的稳定控制问题，特别是在步行过程中，仍然是一个挑战。针对SEA系统驱动的仿人机器人下肢的参数不确定性，提出了一种结合反推算法的模型参考自适应控制（MRAC）。这也是我们先前研究的延伸（Lanh等人，2021年）。首先，建立了SEA的动态模型。其次，针对SEA模型中存在的未知和不确定参数，采用模型参考自适应控制器（MRAC）来保证仿人机器人下肢的鲁棒性能。最后，进行了实验，以评估所提出的控制器和SEA机制的有效性。
2022-01-24 cs.RO cs.SY eess.SY
Proximal algorithms for large-scale statistical modeling and sensor/actuator selection
Ming Hsieh Department of Electrical and Computer Engineering, University of Southern California（南加州大学明希赫电子与计算机工程系）；Numerica Corporation（Numerica公司）
本文提出了一种统一的近端算法框架，用于解决大规模系统建模与控制中的正则化半定规划问题，通过近端方法实现了对统计建模和传感器/执行器选择的高效处理，展示了算法的线性收敛性和有效性。
2019-12-26 cs.AI cs.LG cs.SY
