欠驅(qū)動(dòng)水平機(jī)械臂的分層滑模變結(jié)構(gòu)控制.pdf

1、與一般的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制不同，人類(或者其它生物)的運(yùn)動(dòng)是高度耦合的，并且極善于利用這些運(yùn)動(dòng)耦合完成運(yùn)動(dòng)能量的傳遞。同時(shí)，人類也很善于利用筋健、關(guān)節(jié)的限制和彈性來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制和能量的傳遞。和機(jī)器人相比，人的運(yùn)動(dòng)有高得多的運(yùn)動(dòng)效率。通過研究，把人的這種運(yùn)動(dòng)傳遞關(guān)系簡化為驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)和非驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)耦合關(guān)系，由驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)通過動(dòng)力學(xué)耦合關(guān)系帶動(dòng)非驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)完成所需的動(dòng)作，從而模仿人類的運(yùn)動(dòng)傳遞過程。把這樣含有非驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)稱為欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)欠驅(qū)

2、動(dòng)系統(tǒng)的控制研究不僅是對(duì)于仿生機(jī)構(gòu)的研究有重要意義，在其它方面如空間機(jī)器人、低成本機(jī)器人等，包括現(xiàn)有類型的機(jī)器人的控制性能改進(jìn)等均有重要的應(yīng)用前景。 在欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)里，由于非驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的存在，運(yùn)動(dòng)控制比一般的機(jī)器人要困難得多。因?yàn)榉球?qū)動(dòng)關(guān)節(jié)不能直接控制，系統(tǒng)屬于非完全可控系統(tǒng)，一般的光滑反饋控制方法對(duì)這樣的系統(tǒng)是無效的?；谕瑯拥睦碛?，欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃比一般機(jī)器人要困難得多。因?yàn)榉球?qū)動(dòng)關(guān)節(jié)是由動(dòng)力學(xué)耦合關(guān)系驅(qū)動(dòng)的，所生成的運(yùn)動(dòng)軌

3、道不僅要滿足運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系，還必須滿足動(dòng)力學(xué)耦合關(guān)系。這里還牽涉到另一個(gè)問題，就是反饋能否實(shí)現(xiàn)的問題，由于運(yùn)動(dòng)軌道高度依賴于動(dòng)力學(xué)模型而且難以靠反饋控制補(bǔ)償，模型的誤差將造成軌道最終無法實(shí)現(xiàn)。由于非線性系統(tǒng)的復(fù)雜性和多樣性，對(duì)不同類型的非線性特征，難以找到一種通用的，效果較好的優(yōu)化方法。 針對(duì)欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制中存在的以上問題，本文提出了一種變結(jié)構(gòu)控制的方法?；舅枷胧窃诮?jīng)典動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上通過分層滑動(dòng)模變結(jié)構(gòu)控制來實(shí)現(xiàn)具有非驅(qū)動(dòng)