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     Advances in Internet of Things
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    2161-6817
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    2161-6825
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     Scientific Research Publishing
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    10.4236/ait.2024.143004
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    ait-135409
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      Articles
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      Computer Science 
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       Communications
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   <title-group>
    Adaptive Robust Control with Leakage-Type Control Law for Trajectory Tracking of Exoskeleton Robots
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       Tian
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      <sup>1</sup>
     </xref> 
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      <sup>2</sup>
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       Wang
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      <sup>1</sup>
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      <sup>1</sup>
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       Zhang
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      <sup>1</sup>
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     aNanjing Jinling Hospital, Affiliated Hospital of Medical School, Nanjing University, Nanjing, China
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     aSchool of Mechatronics Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, China
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     2024
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      June
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      2024
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      June
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      2024
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      28,
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      2024
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     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
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     2014
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    <license>
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      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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   <abstract>
    This paper investigates the trajectory following problem of exoskeleton robots with numerous constraints. However, as a typical nonlinear system with variability and parameter uncertainty, it is difficult to accurately achieve the trajectory tracking control for exoskeletons. In this paper, we present a robust control of trajectory tracking control based on servo constraints. Firstly, we consider the uncertainties (e.g., modelling errors, initial condition deviations, structural vibrations, and other unknown external disturbances) in the exoskeleton system, which are time-varying and bounded. Secondly, we establish the dynamic model and formulate a close-loop connection between the dynamic model and the real world. Then, the trajectory tracking issue is regarded as a servo constraint problem, and an adaptive robust control with leakage-type adaptive law is proposed with the guaranteed Lyapunov stability. Finally, we conduct numerical simulations to verify the performance of the proposed controller.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Trajectory Tracking
    </kwd> 
    <kwd>
      Adaptive Robust Control
    </kwd> 
    <kwd>
      Exoskeleton Robots
    </kwd> 
    <kwd>
      Uncertainties
    </kwd>
   </kwd-group>
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  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>In recent years, with the intensification of the aging problem, the labour force has become increasingly scarce <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-1">
     [1]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-3">
     [3]
    </xref>. The number of patients with limb dysfunction has also been continuously rising, primarily due to stroke, car accidents, and other unexpected incidents <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-4">
     [4]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-6">
     [6]
    </xref>. Additionally, with the advancement of science and technology, people are placing greater emphasis on health and work efficiency <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-7">
     [7]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-10">
     [10]
    </xref>.</p>
   <p>Exoskeleton robots have garnered significant attention due to their effectiveness in areas such as rehabilitation training, walking assistance, and physical enhancement <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-11">
     [11]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-13">
     [13]
    </xref>. Trajectory tracking control is the foundation for achieving advanced control in exoskeletons, which is the focus of this paper. However, the nonlinear characteristics and constraints of exoskeleton systems present challenges for precise control.</p>
   <p>To achieve accurate control performance, scholars in the field have attempted many methods in recent years, such as impedance control <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-14">
     [14]
    </xref>, force control <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-15">
     [15]
    </xref>, position control <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-16">
     [16]
    </xref>, hybrid force/position control <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-17">
     [17]
    </xref>, and fuzzy control <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-18">
     [18]
    </xref>. Sun et al. achieved a hardware-independent safety-focused admittance control approach to guarantee the user’s safety in the control process <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-19">
     [19]
    </xref>. Wu et al. developed a fuzzy adaptive admittance control based on a neural network compensator for exoskeletons to overcome the uncertainties of dynamic modelling <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-20">
     [20]
    </xref>. Wang et al. proposed a hierarchical structure with PI<sup>2</sup>-based adaptive impedance control to track the desired trajectory <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-21">
     [21]
    </xref>. The spatial iterative learning torque control was designed to achieve better performance with high control accuracy for exoskeleton robots <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-22">
     [22]
    </xref>. To improve the position control stability and accuracy of exoskeletons, Yin et al. emphasized the importance of considering nonlinear factors in system dynamics modelling and utilized BP neural networks to adjust control parameters in real time for implementing a rotation angle control strategy <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-23">
     [23]
    </xref>. Li et al. presented a saturated sliding mode control strategy and introduced an extended state observer to estimate system uncertainties and disturbances; finally, an integral sliding mode observer compensated for trajectory tracking errors, enhancing tracking performance <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-24">
     [24]
    </xref>. Chang et al. proposed a two-layer control structure based on a Lyapunov-based switched systems approach: a high-level controller with repetitive learning to follow the desired trajectories and a low-level controller with admittance models to adjust the cable tension <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-25">
     [25]
    </xref>. Huang et al. designed a fuzzy enhanced adaptive admittance control to consider human-machine interaction forces to track a reference trajectory, and the effectiveness of the tracking performance was validated through experiments <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-26">
     [26]
    </xref>. To solve the unstable problem in the exoskeleton system, a typically multi-input-multi-output uncertain nonlinear system, Sun et al. reported a reduced adaptive fuzzy decoupling control scheme with a compensation term <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-27">
     [27]
    </xref>. Li et al. provided a novel control strategy based on zeroing dynamics to minimize potential energy variation and achieve accurate motion control of exoskeletons <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-28">
     [28]
    </xref>. Chen et al. proposed an active disturbance rejection control equipped with fast terminal sliding mode control to enhance the trajectory tracking performance while alleviating the external disturbance <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-29">
     [29]
    </xref>.</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-"></xref>The aforementioned control methods all rely on linearization and approximation to construct the system model and achieve their respective objectives. However, this is difficult to accomplish in nonlinear systems, especially when the system becomes complex. Existing methods for formulating dynamic models are based on traditional classical mechanics (such as Lagrangian mechanics), which makes it difficult to determine variables and increases computational costs in typical nonlinear systems like exoskeletons <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-30">
     [30]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-32">
     [32]
    </xref>.</p>
   <p>To address the existing problems, we approach Lagrangian dynamics from a different perspective, constructing explicit general motion equations for constrained nonlinear exoskeleton systems and establishing the connection between constraints and the dynamic model. In addition, the uncertainties that are inevitable and unknown in real practice are considered in the proposed control method. Our main contributions are as follows:</p>
   <p>1) We establish the exoskeleton mechanical system description subject to constraints by closed-form constrained motion equation, bridging a connection between the model and constraints.</p>
   <p>2) We design an adaptive robust control with leakage-type control law under uncertainties to improve the trajectory tracking performance while ensuring Lyapunov stability.</p>
   <p>3) We perform numerical simulations to demonstrate the effectiveness of the proposed control method.</p>
   <p>The paper is structured as follows. Section 2 introduces the exoskeleton mechanical system description. Section 3 describes the adaptive robust control with leakage-type control law. Numerical simulations are conducted in Section 4, followed by a conclusion of the full paper.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Exoskeleton Mechanical System Description</title>
   <p>We base our work on a lower limb exoskeleton and establish a dynamic model for the exoskeleton mechanical system under constrained conditions. The flexion and extension degrees of freedom of the hip and knee joints of the lower limb exoskeleton are active degrees of freedom, while the remaining degrees of freedom are passive. <xref ref-type="fig" rid="fig1">
     Figure 1
    </xref> demonstrates the simplified model of the exoskeleton single leg, which contains a thigh and shank-foot. <xref ref-type="table" rid="table1">
     Table 1
    </xref> presents the parameters included in the simplified model of the exoskeleton single leg.</p>
   <fig id="fig1" position="float">
    <label>Figure 1</label>
    <caption>
     <title>Figure 1. The simplified model of the exoskeleton single leg.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/4000420-rId14.jpeg?20240822101438" />
   </fig>
   <table-wrap id="table1">
    <label>
     <xref ref-type="table" rid="table1">
      Table 1
     </xref></label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-"></xref>Table 1. The parameters of the exoskeleton single leg.</title>
    </caption>
    <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="25.93%">Contents<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="59.12%">Parameters<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="14.95%">Units<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="25.93%">O (P)<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="59.12%">Hip joint (Coordinate origin)<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.95%">/<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="25.93%">Q<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="59.12%">Knee joint<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%">/<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="25.93%">R<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="59.12%">Ankle joint<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%">/<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="25.93%">P'<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="59.12%">Center of mass of thigh<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%">/<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="25.93%">Q'<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="59.12%">Center of mass of shank<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%">/<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="25.93%"> 
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           <mn>
             2 
           </mn> 
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       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="59.12%">Angle between the i-th linkage and the Y-axis<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%">rad<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="25.93%"> 
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       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="59.12%">Mass of the thigh <p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%">kg<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="25.93%"> 
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       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="59.12%">Mass of the shank<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%">kg<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="25.93%"> 
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          </mn> 
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        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="59.12%">Length of the thigh<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%">m<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="25.93%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="59.12%">Length of the shank<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%">m<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="25.93%"> 
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          <mi>
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          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="59.12%">The length between the center of mass of the 1-th part and hip joint<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%">m<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="25.93%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="59.12%">The length between the center of mass of the 2-th part and the knee joint<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%">m<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="25.93%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="59.12%">Moment of inertia of the thigh<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%">kg∙m<sup>2</sup><p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="25.93%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="59.12%">Moment of inertia of the shank<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="14.95%">kg∙m<sup>2</sup><p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="25.93%">g<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="59.12%">Gravitational acceleration<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.95%">m/s<sup>2</sup><p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
    </table>
   </table-wrap>
   <p>The unconstrained dynamic model of the exoskeleton can be described as</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ¨ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> (1)</p>
   <p>where</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <msubsup> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msubsup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <msubsup> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msubsup> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <mi>
              cos 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <mi>
              cos 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <msubsup> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msubsup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (2)</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <mi>
              sin 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
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    </math> (4)</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (5)</p>
   <p>But in the real scenarios, the constraints in the system are inevitable. We formulate constraints in mechanical systems as follows</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munderover> 
       <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        l 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (6)</p>
   <p>Equation (6) can be transferred to the matrix form</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        B 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (7)</p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        B 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             B 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          × 
        </mo> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
         T 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>By taking the first derivative of equation (3) concerning t, equation (8) can be obtained</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <munderover> 
       <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ˙ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (8)</p>
   <p>where</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munderover> 
       <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           B 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <munderover> 
       <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (9)</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           B 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (10)</p>
   <p>Rewrite the constraints (8) as a matrix form:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ˙ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (11)</p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          × 
        </mo> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
         T 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> which contains the first-order derivative of q.</p>
   <p>The second-order derivative of equation (8) can be expressed:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <munderover> 
       <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ¨ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (12)</p>
   <p>where</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <munderover> 
       <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msub> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> (13)</p>
   <p>which can be transferred to:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ¨ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (14)</p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
         T 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, which contains the second-order derivative of q.</p>
   <p>Assume the unconstrained dynamic model (1) is subject to the constraints (14), the constrained mechanical system can be formulated as:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ¨ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (15)</p>
   <p>Based on descriptions in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-33">
     [33]
    </xref>, the 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> can be expressed by:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msup> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msup> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          × 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mo>
               ˙ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mo>
               ˙ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (16)</p>
   <p>where “+” denotes the Moore-Penrose (MP) inverse.</p>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Adaptive Robust Control</title>
   <p>In typical nonlinear systems like exoskeletons, uncertainties are unavoidable, such as initial condition deviations, human-machine interaction forces, and external disturbances. Therefore, we consider uncertainties in the constrained mechanical system:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ¨ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ˙ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        τ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> (17)</p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mo>
        ∑ 
      </mo> 
      <mo>
        ⊂ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is time-varying and bounded (but unknown).</p>
   <p>Separate the matrices/vectors M, C, and G into two distinct components: the “nominal” components and the “uncertain” components, as illustrated below:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        Δ 
      </mi> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (18)</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        Δ 
      </mi> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (19)</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        Δ 
      </mi> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (20)</p>
   <p>Assume that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Δ 
      </mi> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Δ 
      </mi> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Δ 
      </mi> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> are all continuous. In the ideal case, the “uncertain” components are equal to zero. Let</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (21)</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        D 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (22)</p>
   <p>Assumption 1: For each 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is of full rank, which means that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mtext>
         T 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is invertible.</p>
   <p>Assumption 2: When Assumption 1 is satisfied, for a given 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          × 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, let</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          W 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          × 
        </mo> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mtext>
              T 
            </mtext> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <msup> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (23)</p>
   <p>For all 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, there exists a constant 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> satisfies the equation (24):</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mi>
        min 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            W 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             W 
           </mi> 
           <mtext>
             T 
           </mtext> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> (24)</p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> denotes the eigenvalues of the matrix.</p>
   <p>The value of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, W, and E depend on W, E, and the boundary of the uncertainties, respectively. Since the uncertainties have an unknown boundary, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is unknown. In the ideal situation, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        W 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        D 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, then</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Δ 
      </mi> 
      <mi>
        D 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        D 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (25)</p>
   <p>Assumption 3: 1) There exists an unknown constant vector 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        α 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and a known function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Π 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         · 
       </mo> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, such that, for all 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        Σ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>,</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mi>
          max 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ‖ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  q 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˙ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  σ 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             w 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mo>
               ˙ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             w 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mo>
               ˙ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          × 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                Δ 
              </mi> 
              <mi>
                C 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  q 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˙ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  σ 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                Δ 
              </mi> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  q 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  σ 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ‖ 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mi>
          Π 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (26)</p>
   <p>2) For each 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Π 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is a linearized function with respect to 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math>; there exists a function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Π 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         · 
       </mo> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> such that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        Π 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mtext>
         T 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         Π 
       </mi> 
       <mo>
         ˜ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (27)</p>
   <p>Here, the unknown boundary of the uncertainties 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       Σ 
     </mi> 
    </math> determines the value of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math>.</p>
   <p>According to equation (16) and Assumption 1 - 3, the adaptive robust control 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        τ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> can be formulated as follows:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        τ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (28)</p>
   <p>where</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
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      </mrow> 
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      </mo> 
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       </mrow> 
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    </math> (32)</p>
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                </mover> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ‖ 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mo>
               ^ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              if 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mo>
               ‖ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                μ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   α 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ^ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  q 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˙ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ‖ 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
             <mo>
               ^ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (33)</p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        κ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        κ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>; 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> is a scalar.</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        Π 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (34)</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ˙ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (35)</p>
   <p>where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        B 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> denotes the constraint error and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       η 
     </mi> 
    </math> indicates its weight; 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         ˙ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> stands for the constrained first-order error.</p>
   <p>The leakage-type control law can be formulated to govern the parameter 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        α 
      </mi> 
      <mo>
        ^ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> as follows:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         ˙ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         Π 
       </mi> 
       <mo>
         ˜ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
     </mrow> 
    </math> (36)</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> (where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is the i-th element of the vector 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        α 
      </mi> 
      <mo>
        ^ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>), 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>. The adaptive parameter 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        α 
      </mi> 
      <mo>
        ^ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> is a substitute for the unknown constant 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math>, and adaptive law (38) can determine the value of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        α 
      </mi> 
      <mo>
        ^ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math>.</p>
   <p>Theorem 2: Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtable> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mtext>
                 T 
               </mtext> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mtd> 
            <mtd> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mover accent="true"> 
                   <mi>
                     α 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ^ 
                   </mo> 
                  </mover> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <mi>
                    α 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mtext>
                 T 
               </mtext> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mtd> 
           </mtr> 
          </mtable> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
         T 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>. Assume that Assumptions 1 - 3 are satisfied, under the system of (19), the adaptive robust control (30) renders the UB and UUB:</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-"></xref>1) Uniform boundedness: For any 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, there exists a 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, such that if 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, then 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for all 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-"></xref>2) Uniform ultimate boundedness: For any 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, there exists a 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder accentunder="true"> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         _ 
       </mo> 
      </munder> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Such that for any 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <munder accentunder="true"> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         _ 
       </mo> 
      </munder> 
     </mrow> 
    </math> as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, there exists 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Numerical Simulations</title>
   <p>Numerical simulations of the proposed control method are shown in this section. <xref ref-type="table" rid="table2">
     Table 2
    </xref> shows the values of parameters for the exoskeleton system.</p>
   <table-wrap id="table2">
    <label>
     <xref ref-type="table" rid="table2">
      Table 2
     </xref></label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-"></xref>Table 2. The values of parameters for the exoskeleton system.</title>
    </caption>
    <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="33.33%">Contents<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="33.33%">Parameters<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="33.34%">Units<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="33.33%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="33.33%">36<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="33.34%">kg<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="33.33%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.33%">25<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.34%">kg<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="33.33%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.33%">0.5<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.34%">m<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="33.33%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.33%">0.45<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.34%">m<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="33.33%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.33%">2.5<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.34%">kg∙m<sup>2</sup><p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="33.33%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.33%">1.5<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.34%">kg∙m<sup>2</sup><p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="33.33%">g<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.33%">9.8<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.34%">m/s<sup>2</sup><p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="33.33%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.33%">1<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.34%">/<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="33.33%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.33%">1<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.34%">/<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="33.33%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
          κ 
        </mi> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.33%">1<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.34%">/<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="33.33%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.33%">0.001<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="acenter" width="33.34%">/<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="33.33%"> 
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </math><p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="33.33%">0.2<p style="text-align:center"></p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="33.34%">/<p style="text-align:center"></p></td> 
     </tr> 
    </table>
   </table-wrap>
   <sec id="s4_1">
    <title>4.1. The Desired Trajectory of the Exoskeleton</title>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-"></xref>We chose equations (37) - (38) as the desired trajectory, which is obtained from Clinical Gait Analysis data <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-33">
      [33]
     </xref>:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.8 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         0.2 
       </mn> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (37)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.2 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         0.2 
       </mn> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (38)</p>
    <p>We rewrite the equations (37) - (38) in the form of the equation (14)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (39)</p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (40)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               0.8 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                π 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mi>
               sin 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mn>
               0.8 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                π 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (41)</p>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135409-"></xref>The ideal initial conditions are 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.8 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. We consider the uncertainties in the exoskeleton system and chose the initial conditions as 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. The masses are chosen as the uncertain parameters:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (42)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (43)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.1 
       </mn> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.1 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (44)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.05 
       </mn> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.01 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (45)</p>
    <p>Furthermore, the friction is designed as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           5 
         </mn> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (46)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. If there are no uncertainties in the system, then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Finally, the parameter 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is chosen. Then, Assumptions 1 - 2 can be easily satisfied. To meet Assumption 3, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Π 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> can be selected as follows:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Π 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ‖ 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ‖ 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ‖ 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   q 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˙ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mo>
                  ‖ 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ‖ 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
               <mo>
                 ˙ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mo>
                ‖ 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (47)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. To satisfy Assumption 3, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Π 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> can also be chosen as follows</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ‖ 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ‖ 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ‖ 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mo>
               ˙ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              ‖ 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mtext>
          T 
        </mtext> 
       </msup> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          Π 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (48)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         max 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  α 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Based on (47), we can also design the adaptive law as follows</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ‖ 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mo>
               ˙ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              ‖ 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ‖ 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          ‖ 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo> 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (49)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are constants.</p>
   </sec>
   <sec id="s4_2">
    <title>4.2. Results of Numerical Simulations</title>
    <p>We verify the proposed control method in both conditions (with or without uncertainties) of the exoskeleton, as shown in <xref ref-type="fig" rid="figFigures 2-5">
      Figures 2-5
     </xref>. <xref ref-type="fig" rid="figFigures 2-3">
      Figures 2-3
     </xref> demonstrate the trajectory tracking performance of hip angle 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and its tracking error. Similarly, <xref ref-type="fig" rid="figFigures 4-5">
      Figures 4-5
     </xref> show the corresponding results of knee angle 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. When the system is free of uncertainties, the tracking errors of the hip and knee quickly converge to zero, accompanied by a smaller error amplitude (i.e. maximum error) compared to the condition with uncertainties.</p>
    <p>
     <xref ref-type="fig" rid="fig6">
      Figure 6
     </xref> shows the variation of adaptive parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math> during trajectory tracking. In both conditions, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math> increases rapidly then drops in a few seconds, and then gradually stabilizes around zero. Compared with the condition without uncertainties, the amplitude of adaptive parameter 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
     </math> is larger, but it can also quickly converge to around 0, which further demonstrates the robustness of the proposed control method.</p>
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>Figure 2. The trajectory tracking performance of hip angle 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    θ
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math> in both conditions.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/4000420-rId337.jpeg?20240822101439" />
    </fig>
    <fig id="fig3" position="float">
     <label>Figure 3</label>
     <caption>
      <title>Figure 3. The trajectory tracking error (Error1) of hip angle 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
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     </caption>
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    </fig>
    <fig id="fig4" position="float">
     <label>Figure 4</label>
     <caption>
      <title>Figure 4. The trajectory tracking performance of knee angle 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
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       </math> in both conditions.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/4000420-rId342.jpeg?20240822101439" />
    </fig>
    <fig id="fig5" position="float">
     <label>Figure 5</label>
     <caption>
      <title>Figure 5. The trajectory tracking error (Error2) of knee angle 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
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       </math> in both conditions.</title>
     </caption>
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    </fig>
    <fig id="fig6" position="float">
     <label>Figure 6</label>
     <caption>
      <title>Figure 6. The adaptive parameter 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
  
         <mi>
          
   α
  
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         <mo>
          
   ^
  
         </mo> 
 
        </mover> 

       </math> in both conditions.</title>
     </caption>
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    </fig>
   </sec>
  </sec><sec id="s5">
   <title>5. Conclusion</title>
   <p>This paper designs an adaptive robust control method with leakage-type control law for the trajectory tracking issue of exoskeleton robots. We formulate the close-loop dynamic model of the constrained mechanical system, building a connection between the unconstrained dynamic model and constraints in the real world. In addition, we consider the uncertainties in the system which are unknown but bounded. Then we design an adaptive robust control method based on leakage-type control law. Finally, we conduct the numerical simulations in both conditions (with or without uncertainties) of the exoskeleton system. The results demonstrate that our proposed method has good trajectory tracking performance and robustness. Our work is crucial for the dynamic modelling of nonlinear systems and for improving the accuracy and robustness of control systems. In future work, we will establish dynamic models that are more in line with real-world constraints and strive to conduct experimental verification. Furthermore, the optimal identification of control parameters is also one of our plans.</p>
  </sec><sec id="s6">
   <title>Acknowledgements</title>
   <p>This work is partly funded by Technique Program of Jiangsu (No.BE2021086).</p>
  </sec><sec id="s7">
   <title>Conflicts of Interest</title>
   <p>The authors declare no conflicts of interest regarding the publication of this paper.</p>
  </sec>
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