欠驅(qū)動三桿體操機器人控制策略研究.pdf

1、欠驅(qū)動三桿體操機器人是一種典型的欠驅(qū)動機械系統(tǒng)，具有高度復(fù)雜的非線性特性。由驅(qū)動關(guān)節(jié)通過動力學(xué)耦合關(guān)系帶動非驅(qū)動關(guān)節(jié)，可以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)、擺起倒立等體操動作。 由于三桿運動具有高度的復(fù)雜性，使得三桿體操機器人很難順利地實現(xiàn)搖起倒立等動作。 本文針對欠驅(qū)動三桿體操機器人系統(tǒng)的控制問題，研究搖起和平衡控制策略，通過進行實物設(shè)計，對控制策略進行驗證分析。 首先利用拉格朗日動力學(xué)方程建立三桿體操機器人的動力學(xué)模型，通過分析三桿

2、體操機器人的動力學(xué)特性，進一步簡化機器人搖起區(qū)和平衡區(qū)的劃分規(guī)則。 接著采用基于二次正定函數(shù)的方法設(shè)計搖起控制器，確保三桿體操機器人各桿姿態(tài)能滿足進入平衡區(qū)的條件，采用LQR設(shè)計平衡控制器，從而實現(xiàn)機器人的控制目標。 為進一步改善控制性能，提出了基于部分反饋線性化的搖起控制策略，結(jié)合基于LQR方法的平衡控制，實現(xiàn)機器人的控制目標。 該控制策略具有搖起時間短、控制器之間過渡平穩(wěn)和搖起控制器結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。