輸入時(shí)滯機(jī)器人系統(tǒng)基于Hamilton方法的控制研究.pdf

1、機(jī)器人系統(tǒng)是一類(lèi)復(fù)雜的非線(xiàn)性自動(dòng)控制系統(tǒng).在機(jī)器人系統(tǒng)中,傳感器信號(hào)的采集和傳輸、控制器的計(jì)算、制動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)等過(guò)程都可能導(dǎo)致系統(tǒng)中時(shí)滯的出現(xiàn).此外,系統(tǒng)中總是存在各種不確定因素如參數(shù)不確定、負(fù)載不確定、模型不確定和未建模動(dòng)態(tài)特性等.這些時(shí)滯現(xiàn)象和不確定因素可能會(huì)降低系統(tǒng)的性能甚至導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定.因此,為了能得到更好的控制性能,這些因素是不能忽略的.近年來(lái),對(duì)于含時(shí)滯的不確定機(jī)器人系統(tǒng)的研究逐漸得到了人們的關(guān)注.如何設(shè)計(jì)控制器使機(jī)器人系

2、統(tǒng)在時(shí)滯和不確定性存在的情況下仍能保持其穩(wěn)定性以及如何設(shè)計(jì)控制器使系統(tǒng)達(dá)到干擾抑制的目的是魯棒控制研究所面臨的問(wèn)題.
　　廣義Hamilton系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,物理意義明確.該系統(tǒng)中的Hamilton函數(shù)可以表示系統(tǒng)廣義能量的總和,它使得在研究系統(tǒng)控制問(wèn)題的過(guò)程中Lyapunov函數(shù)的選取更加簡(jiǎn)單,甚至有時(shí)可以直接作為L(zhǎng)yapunov函數(shù).因此,基于Hamilton能量理論的控制方法在許多應(yīng)用領(lǐng)域得到了關(guān)注.本文應(yīng)用基于Hamilto

3、n的方法研究了含不確定參數(shù)和輸入時(shí)滯的機(jī)器人系統(tǒng)的自適應(yīng)控制和L2干擾抑制問(wèn)題.為機(jī)器人系統(tǒng)找到恰當(dāng)?shù)腍amilton模型,基于該模型并充分利用Hamilton系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的自適應(yīng)控制器,保證了閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定.
　　本文的主要內(nèi)容如下:
　　1)設(shè)計(jì)控制器使含不確定性和輸入時(shí)變滯的機(jī)器人系統(tǒng)漸近穩(wěn)定.
　　首先對(duì)含不確定性和輸入時(shí)變滯的機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了Hamilton實(shí)現(xiàn).然后在Hamilton表述的

4、基礎(chǔ)上運(yùn)用輸出反饋的方法保證了系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定的,從而得到了保證原系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的控制器和充分條件.最后通過(guò)帶有兩個(gè)連桿的機(jī)械臂系統(tǒng)的實(shí)例仿真檢驗(yàn)了所得結(jié)果的正確性和有效性.
　　2)設(shè)計(jì)控制器解決了含外部干擾和內(nèi)部參數(shù)攝動(dòng)的輸入時(shí)滯機(jī)器人系統(tǒng)的L2干擾抑制問(wèn)題.
　　分別考慮了全驅(qū)動(dòng)和欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的時(shí)滯Hamilton實(shí)現(xiàn),并基于Hamilton系統(tǒng)設(shè)計(jì)了控制器,使得不確定時(shí)滯機(jī)器人系統(tǒng)無(wú)論在全驅(qū)動(dòng)還是欠驅(qū)動(dòng)時(shí)都能實(shí)現(xiàn)L2