一类欠驱动机械系统的运动控制策略研究
非完整欠驱动机械系统的控制是目前非线性控制的一个重要领域.本论文以欠驱动机械系统Pendubot为对象,研究非完整欠驱动机械系统的控制方法.Pendubot是一个在垂直平面上运动的二杆机器人,有两个自由度,但只有一个驱动装置.Pendubot控制器的目的为:将Pendubot从其垂直向下稳定平衡点摇起到它的垂直向上不稳定平衡点,然后将其控制在垂直向上不稳定平衡点上.针对Pendubot控制中存在的问题,本文提出了两类Pendubot控制策略.论文首先利用拉格朗日动力学建立了Pendubot动力学模型,然后利用在线系统参数辨识的方法及CAD模型法确定了Pendubot系统的参数.根据得到的Pendubot动力学模型及系统参数提出了Pendubot的两种控制策略:基于部分反馈线性化与LQR方法结合的控制策略和基于模糊控制与LQR方法结合的控制策略.基于部分反馈线性化与LQR方法结合的控制策略摇起时间短,控制器之间过渡平稳,但它有成功率不高、参数难调的缺点.进一步,本论文提出了基于模糊控制与LQR方法结合的,控制策略不仅解决了基于部分反馈线性化与LQR方法结合的Pendubot控制策略成功率不高、参数难调的缺点,同时也具有摇起时间短、控制器之间过渡平稳和摇起控制器结构简单的优点.通过本文的研究工作,已经建立起欠驱动机器人Pendubot的实验系统,为非完整欠驱动机械系统的控制提供了新的手段.
非完整欠驱动机械系统;pendubot;部分反馈线性化;LQR;模糊控制
中南大学
硕士
控制理论与控制工程
赖旭芝
2004
中文
TP242
53
2005-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）