考慮參數(shù)不確定性和外界擾動的Acrobot魯棒控制設計.pdf

1、Acrobot是一類具有二階非完整約束的欠驅動機械系統(tǒng)，它是一個在垂直平面上運動的兩桿機器人，有兩個自由度但只有一個驅動裝置，它的控制目標是從垂直向下的穩(wěn)定平衡點搖起到垂直向上的不穩(wěn)定平衡點，并最終平衡在這個不穩(wěn)定平衡點上。 由于Acrobot具有高度的非線性特性，在實際控制設計中存在參數(shù)不確定性和外界擾動的影響，使得傳統(tǒng)的控制方法難以滿足實際控制的需要，因此，需要提出能有效克服這種不確定性影響的Acrobot魯棒控制方法。本論

2、文針對Acrobot實際控制中的魯棒控制問題，提出不僅考慮模型參數(shù)不確定性，而且能有效抑制外界擾動的魯棒控制方法。 首先，基于拉格朗日方程建立Acrobot的動學力模型，通過分析Acrobot的結構特性，確定參數(shù)不確定性和外界擾動的攝動形式和范圍，在此基礎上提出不確定性情況下的Acrobot模型。 其次，將Acrobot的整個運動空間重新進行定義為搖起區(qū)和平衡區(qū)。通過把搖起區(qū)分成能量儲存階段和自由運動階段兩個子區(qū)間，來設

3、計對模型參數(shù)攝動具有魯棒性的搖起控制器，完成能量的遞增過程；當系統(tǒng)能量達到進入平衡區(qū)時的能量條件時，控制輸入為零，使Acrobot作自由運動；在平衡區(qū)，確定參數(shù)不確定性條件下的線性化模型，依據H∞控制方法，基于線性矩陣不等式得到Acrobot可實現(xiàn)魯棒鎮(zhèn)定的充分條件，通過求解相應的線性矩陣不等式來設計平衡鎮(zhèn)定控制器。 最后，針對Acrobot同時存在參數(shù)不確定性和外界擾動的情形，提出具有魯棒鎮(zhèn)定和干擾抑制的魯棒控制設計方法。在搖