輸入有界不確定機(jī)器人控制策略研究.pdf

1、機(jī)器人是典型的時(shí)變、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)。隨著機(jī)器人技術(shù)研究的深入和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，常規(guī)的控制策略和算法，如PID控制已經(jīng)不能滿足這些領(lǐng)域的控制要求。諸多智能控制策略的出現(xiàn)，使得機(jī)器人系統(tǒng)的非線性等特性得到了較好的解決；但是，智能算法設(shè)計(jì)控制器時(shí)的保守性使控制器具有非常大的控制幅值和較高的變化速率，這在實(shí)際中很難實(shí)現(xiàn)，很大程度上制約了先進(jìn)控制策略的實(shí)際應(yīng)用。 針對(duì)這種現(xiàn)狀，本論文提出了一種輸入有界控制策略，在保證系統(tǒng)快速性和高精度

2、的基本性能要求前提下，設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)較低控制輸入幅值的機(jī)器人控制算法。 在現(xiàn)有機(jī)器人魯棒控制方法研究的基礎(chǔ)上，分析了輸入有界控制策略的研究現(xiàn)狀，從保守性方面，將機(jī)器人控制器設(shè)計(jì)分為三大類，并指出了輸入有界控制策略的研究意義和幾個(gè)基本問(wèn)題。分析得到了一類滿足輸入有界控制要求的濾波函數(shù)，并以典型的雙曲正切濾波函數(shù)為例，針對(duì)機(jī)器人對(duì)象進(jìn)行了控制器的設(shè)計(jì)與仿真研究，驗(yàn)證了該控制策略的有效性。 在機(jī)器人輸入有界控制器的設(shè)計(jì)研究中，對(duì)

3、一般的基于計(jì)算力矩結(jié)構(gòu)的魯棒控制器進(jìn)行了分散化設(shè)計(jì)，以力矩輸入的顯式形式為基礎(chǔ)，分析了一般魯棒控制器的高幅值輸出的本質(zhì)。然后，基于雙曲正切濾波函數(shù)，設(shè)計(jì)了全狀態(tài)反饋的機(jī)器人控制器，定量分析和仿真結(jié)果驗(yàn)證了此控制器的優(yōu)良特性。設(shè)計(jì)了重力補(bǔ)償和時(shí)變參數(shù)輸入有界自適應(yīng)魯棒控制器，都取得了很好的控制效果。 論文分析了現(xiàn)有的先進(jìn)智能控制，針對(duì)它們共同的高控制輸入要求，把輸入有界思想引入到智能控制中，設(shè)計(jì)出了模糊自整定PD輸入有界控制器和基

4、于系統(tǒng)狀態(tài)的輸入有界模糊變結(jié)構(gòu)控制器。仿真結(jié)果證明了設(shè)計(jì)的控制器能夠使得機(jī)器人系統(tǒng)在一個(gè)較小的控制輸入下滿足快速、高精度的控制要求。在一定程度上解決了設(shè)計(jì)智能控制器的保守性，使智能控制有了更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。 針對(duì)6-DOF并聯(lián)機(jī)器人的強(qiáng)耦合和非線性等影響實(shí)際控制效果的因素，引入分散變結(jié)構(gòu)控制思想，實(shí)現(xiàn)了模型的解耦以及諸多不利因素的補(bǔ)償，并結(jié)合輸入有界控制思想，設(shè)計(jì)出具有輸入有界特性的分散變結(jié)構(gòu)控制器，取得了很好的動(dòng)態(tài)性能，使得復(fù)