輸入有界不確定機器人控制策略研究.pdf

1、機器人是典型的時變、強耦合的非線性系統(tǒng)。隨著機器人技術(shù)研究的深入和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，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)計控制器時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，這在實際中很難實現(xiàn)，很大程度上制約了先進(jìn)控制策略的實際應(yīng)用。 針對這種現(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)計出能實現(xiàn)較低控制輸入幅值的機器人控制算法。 在現(xiàn)有機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，將機器人控制器設(shè)計分為三大類，并指出了輸入有界控制策略的研究意義和幾個基本問題。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，針對機器人對象進(jìn)行了控制器的設(shè)計與仿真研究，驗證了該控制策略的有效性。 在機器人輸入有界控制器的設(shè)計研究中，對

3、一般的基于計算力矩結(jié)構(gòu)的魯棒控制器進(jìn)行了分散化設(shè)計，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)計了全狀態(tài)反饋的機器人控制器，定量分析和仿真結(jié)果驗證了此控制器的優(yōu)良特性。設(shè)計了重力補償和時變參數(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)計的控制器能夠使得機器人系統(tǒng)在一個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6-DOF并聯(lián)機器人的強耦合和非線性等影響實際控制效果的因素，引入分散變結(jié)構(gòu)控制思想，實現(xiàn)了模型的解耦以及諸多不利因素的補償，并結(jié)合輸入有界控制思想，設(shè)計出具有輸入有界特性的分散變結(jié)構(gòu)控制器，取得了很好的動態(tài)性能，使得復(fù)