基于虛擬未建模動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)那夫?qū)動(dòng)機(jī)械臂平衡控制方法與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂Pendubot(pendulum robot)作為欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的典型代表，具有執(zhí)行元件少，重量輕以及成本低廉等顯著優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于社會(huì)的各行各業(yè)中。因此，對于Pendubot系統(tǒng)的控制算法研究有著重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。由于Pendubot系統(tǒng)具有復(fù)雜的非線性和欠驅(qū)動(dòng)特征，而常規(guī)線性控制器并沒有考慮系統(tǒng)高階非線性項(xiàng)的影響，從而無法保證平衡控制器具有良好的魯棒性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性，因此，對于Pendubot系統(tǒng)平衡控制時(shí)

2、不確定性因素的深入研究是十分有必要的。
　　本文依托東北大學(xué)流程工業(yè)綜合自動(dòng)化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，針對目前Pendubot系統(tǒng)控制算法研究存在的問題，充分利用系統(tǒng)歷史的數(shù)據(jù)信息，提出了一種基于虛擬未建模動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)腜D平衡控制算法，并結(jié)合實(shí)際Pendubot對象開展了平衡控制研究，取得了良好的控制效果。現(xiàn)將本文的主要研究內(nèi)容歸納如下：
　　1.通過分析Pendubot系統(tǒng)擺臂的能量關(guān)系，應(yīng)用拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程推導(dǎo)了Pendubot

3、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。結(jié)合該模型的結(jié)構(gòu)特征，建立了系統(tǒng)平衡控制的控制器設(shè)計(jì)模型，該控制器設(shè)計(jì)模型由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的并聯(lián)子系統(tǒng)模型組成，包括子系統(tǒng)低階線性項(xiàng)和高階非線性項(xiàng)兩部分。
　　2.針對目前Pendubot系統(tǒng)平衡控制算法存在的問題，利用未建模動(dòng)態(tài)的歷史數(shù)據(jù)信息，給出了未建模動(dòng)態(tài)的分解方法，克服了未建模動(dòng)態(tài)中對已知數(shù)據(jù)的不足。結(jié)合控制器設(shè)計(jì)模型中存在的高階非線性項(xiàng)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于虛擬未建模動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)腜D控制器和補(bǔ)償器。以上平衡位