人工肌肉IPMC驅(qū)動(dòng)器魯棒非線性控制設(shè)計(jì).pdf

1、離子聚合物金屬?gòu)?fù)合材料（IPMC)，也叫人工肌肉，屬于離子型電制動(dòng)聚合物（EAP）的一種，因?yàn)槠滟|(zhì)量體積小、無污染，小電壓等特點(diǎn)，被廣泛作為驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用于各類仿生智能機(jī)器人的構(gòu)建中。為了控制過程中能夠?qū)崿F(xiàn)精確動(dòng)作，可以通過控制人工肌肉（IPMC）的偏移量實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求。所以，本文設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)對(duì)人工肌肉（IPMC）的精確位置進(jìn)行控制。由于人工肌肉（IPMC）在建模中因參數(shù)辨識(shí)或運(yùn)行過程中參數(shù)改變引起的模型不確定性、外界擾動(dòng)以及低電壓下控制輸

2、入受限問題等，這些都會(huì)對(duì)控制的精度帶來影響。因?yàn)橐陨显?，運(yùn)用普通的控制策略很難獲得效果好的精確位置控制。所以，選用合適的控制策略來對(duì)含有不確定因素的人工肌肉（IPMC）進(jìn)行魯棒穩(wěn)定跟蹤控制仍然是現(xiàn)階段急需解決的關(guān)鍵問題，將為拓展人工肌肉（IPMC）的廣泛應(yīng)用提供更為有效的途徑。
　　本文對(duì)具有不確定性的人工肌肉（IPMC）的魯棒非線性精密位置控制設(shè)計(jì)做了研究。為了對(duì)人工肌肉（IPMC）驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行精確控制，首先要考慮人工肌肉（IP

3、MC）的模型誤差以及參數(shù)的測(cè)量誤差,本文運(yùn)用演算子的魯棒非線性設(shè)計(jì)方案，保證了人工肌肉（IPMC）魯棒穩(wěn)定。其次，對(duì)于穩(wěn)定的人工肌肉（IPMC）控制系統(tǒng)，采用PI控制器來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)跟蹤設(shè)計(jì)。對(duì)于PI跟蹤控制器的參數(shù)選取問題，運(yùn)用了兩種辦法來選取合適的參數(shù)。第一種是運(yùn)用Matlab里的系統(tǒng)辨識(shí)工具箱和尋優(yōu)參數(shù)工具箱，來獲取合適的PI控制器參數(shù)。這種方法雖然簡(jiǎn)單，但效果不太理想。第二種方法是提出了蜂群算法來選取合適的參數(shù)。從仿真效果來看，是比