欠驅(qū)動(dòng)水平機(jī)械臂滑模變結(jié)構(gòu)控制研究.pdf

1、欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂系統(tǒng)是一種典型的二階非完整約束動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，屬于非完全可控系統(tǒng)<'[1]>。一般的光滑反饋控制方法對(duì)這樣的系統(tǒng)是無(wú)效的，其運(yùn)動(dòng)控制與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃比一般的全驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂系統(tǒng)困難得多，難以找到一種通用的、效果較好的控制方法。因此，欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂系統(tǒng)的控制問題已經(jīng)引起了世界范圍內(nèi)學(xué)術(shù)界的高度重視和廣泛關(guān)注。分層滑?？刂评碚撌墙陙?lái)新出現(xiàn)的一種滑?？刂品椒?，利用分層思想將驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)和非驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的滑模面分別設(shè)計(jì)，可將該思想與非完整約束的機(jī)械臂系統(tǒng)

2、相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的有效控制。 本文以分層滑?？刂评碚摓榛A(chǔ)，以二自由度欠驅(qū)動(dòng)水平機(jī)械臂為研究對(duì)象開展了以下研究工作： 首先，全面的介紹了非完整約束動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的概念及其發(fā)展研究的過程和現(xiàn)狀，并對(duì)典型的非完整約束系統(tǒng)進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上介紹了二自由度欠驅(qū)動(dòng)水平機(jī)械臂的分層滑模變結(jié)構(gòu)控制器的設(shè)計(jì)方法，對(duì)其李雅普諾夫意義下的漸近穩(wěn)定性進(jìn)行了理論證明并實(shí)現(xiàn)了其位置控制。 其次，利用遺傳算法實(shí)現(xiàn)了分層滑?？刂破鲄?shù)

3、的設(shè)計(jì)，并提出動(dòng)態(tài)時(shí)變交叉和變異算子方法，一方面提高了遺傳算法的收斂速度，且使控制器參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。 再次，針對(duì)滑?？刂拼嬖凇岸墩瘛钡碾y題，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與滑?？刂葡嘟Y(jié)合，設(shè)計(jì)了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分層滑?？刂破?。提出通過混合編碼的方法提高RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遺傳優(yōu)化的效率，并利用自適應(yīng)遺傳算法實(shí)現(xiàn)了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)優(yōu)化，解決了滑模控制的“抖振”和控制器的穩(wěn)態(tài)誤差問題。 最后，為提高控制器抗干擾能力，將反步設(shè)計(jì)法與分層滑?？刂?/p>