不確定機(jī)器人系統(tǒng)的穩(wěn)定自適應(yīng)控制研究.pdf

1、機(jī)器人不僅是一個十分復(fù)雜的時(shí)變、強(qiáng)耦合、高度非線性系統(tǒng)，而且實(shí)際上還存在諸多不確定因素，諸如測量誤差、摩擦、負(fù)載變化、隨機(jī)擾動及未建模動態(tài)等，因此無法得到完整的、精確的機(jī)器人系統(tǒng)模型。對于高速、高精度、高性能機(jī)器人系統(tǒng)而言，這些不確定因素嚴(yán)重影響其控制品質(zhì)，為此研究不確定機(jī)器人的控制問題具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。論文以李亞普諾夫(Lyapunov)穩(wěn)定、自適應(yīng)控制、模糊控制、動態(tài)面控制、積分變結(jié)構(gòu)控制等理論為基礎(chǔ)對機(jī)器人系統(tǒng)的軌跡跟

2、蹤控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。主要工作如下： 首先，針對帶干擾項(xiàng)的剛性機(jī)械臂系統(tǒng)，提出了一種基于觀測器與動態(tài)面技術(shù)的控制器設(shè)計(jì)方案。該方案只需測量機(jī)械臂位置，而無需測量角速度。首先應(yīng)用狀態(tài)觀測器估計(jì)不可測量的關(guān)節(jié)角速度，然后把這一觀測量引入動態(tài)面設(shè)計(jì)過程中，從而得到了系統(tǒng)控制律。與基于后推的機(jī)器人控制比較，所設(shè)計(jì)的控制器結(jié)構(gòu)更為簡單。應(yīng)用Lyapunov方法，分析了觀測誤差和系統(tǒng)跟蹤誤差的有界性與收斂性，并且證明了閉環(huán)系統(tǒng)所有信號一致

3、終結(jié)有界。仿真結(jié)果表明該控制方案具有良好的跟蹤性能。 其次，針對帶有未知死區(qū)的柔性關(guān)節(jié)剛性臂機(jī)器人系統(tǒng)，提出了一種基于滑模變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)的控制器設(shè)計(jì)方案。該方案充分考慮機(jī)器人控制過程中存在的死區(qū)現(xiàn)象對系統(tǒng)性能的影響。為了使系統(tǒng)能夠盡快進(jìn)入滑動模運(yùn)動，同時(shí)減弱系統(tǒng)抖動對實(shí)時(shí)控制所帶來的不利影響，采用了一種新的滑模到達(dá)律。最后分兩步來設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制律。仿真結(jié)果表明該控制方案的有效性。 最后，討論了不確定機(jī)器人系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊控

4、制問題?；谧兘Y(jié)構(gòu)控制原理，并利用具有線性可調(diào)參數(shù)的模糊系統(tǒng)去逼近過程未知函數(shù)，提出一種具有監(jiān)督控制器的積分變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)模糊控制方法。該方法通過監(jiān)督控制器保證機(jī)器人閉環(huán)系統(tǒng)所有信號有界。進(jìn)一步通過引入最優(yōu)逼近誤差的自適應(yīng)補(bǔ)償項(xiàng)來消除建模誤差的影響。理論分析證明了跟蹤誤差收斂到零。仿真結(jié)果表明了該方法的可行性和實(shí)用性。 論文對上述研究成果在理論上進(jìn)行了嚴(yán)格證明，又通過計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了控制算法的正確性和有效性。通過本文的研究，為解決