平面Acrobot的運動特性分析及控制方法研究.pdf

1、本文在對平面Acrobot進行建模的基礎上，通過分析平面Acrobot的內(nèi)在運動特性，提出了基于系統(tǒng)運動狀態(tài)約束的控制策略，有效克服了平面欠驅(qū)動機械系統(tǒng)難于穩(wěn)定的問題，為欠驅(qū)動機械系統(tǒng)控制提供新的思路。首先，采用拉格朗日力學方程建立平面Acrobot的動力學模型，并通過分析系統(tǒng)的可控性能，闡述了系統(tǒng)的控制難點。然后，對平面Acrobot的運動特性進行分析。通過對欠驅(qū)動關節(jié)的動力學方程進行積分，分別得到系統(tǒng)驅(qū)動連桿和被動連桿的角度之間和角

2、速度之間的約束關系。并根據(jù)這種約束關系，提出任意姿態(tài)可達的判斷條件。同時，給出了末端點位置坐標的計算方法，得到了系統(tǒng)末端點的運動軌跡，此軌跡更進一步說明了在一般情況下，系統(tǒng)具有任意姿態(tài)可達的特性。接著，基于運動狀態(tài)約束關系設計控制策略。控制策略設計分為兩步:第一步，基于角度約束關系和末端點位置，利用整數(shù)規(guī)劃型粒子群算法，得到同時滿足系統(tǒng)精度要求和快速性要求的控制角度目標值;第二步，利用驅(qū)動連桿的角度和角速度目標值，構造李雅普諾夫函數(shù)設計