《欠驱动两杆机器人的统一控制策略和全局稳定性分析_赖旭芝》由会员分享，可在线阅读，更多相关《欠驱动两杆机器人的统一控制策略和全局稳定性分析_赖旭芝（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第?卷第期! #年月自 动化学报%0?摘要针对包括和?34=. 在内的欠驱动两杆机器人,提出 了一种统一 的运动控制策略0欠驱动 两杆机器人 的整个运动空间分为两个区域摇起区和平衡区,并对这两个区域分别设计控制律0首先,在摇起区,应用一种基于弱控制 62 ?4 3. 函数 2 一 5 ./62 ?4 3. 439 .3,% 的控制方法,来增加系统能量和控制驱动杆的姿势0其次,为了避免奇异值的出现,选择弱控制62 ?43. 函数中的一个参数为系统状态空间的非线性函数0然后,通过系统状态调节基于 弱控制62助. 函数的控制律中的另一个设计参数,来改进系统控制效果使用 弱控制 62 ?4 3. 设计
2、的摇起区控制律,可基于最大不变集原理保证其稳定性而机器人离开摇起区后,利用非光滑62 ?43. 函数,.3一: . 62 ?43. 43 5./ +52 62 38/.=2/ +2 =9/9632/69 .5352 4一 9/丫 )9 3/+193一4护7,8+9:.3;0?=5 2#?,?00% 932!0+ ./. 9.3 9,/二忿!二;?;? 二=/二几 !二=二几:.会三“:。宁卜热 _,几。卜】风红 】其 中;?二;?二二一 丛 #、刀产、0了、01几矛、0了?洲?!#了 、了矛恤、#人%、口 沙、矛、,产、户+2 7为欠驱动两杆 机器人在垂直 向上不稳定平衡点所具有的势能=?二?
3、 ?是向量公的欧儿里得范数=口=和几是正实数,凡,几和几是非负实数=是任意小的正实数摇起区)定义为艺.艺一艺3+# 0表#式+30,式+(0和式+80中的参数 )# 9 +30,+(0,;+80)+0之3+073内7 (氏9 + 0 : , :二# 3+ 0,。3#+叮0、 +叮0人+ ,寸0人3+空,心0)+ 0+0 :的仿真结果/39 ) : ) : ;:(3 :的仿真结果在仿真试验中, : 的参数为。#.#,# #.77 9,.)9, .7,9,9. ,# 3.79,.9,。.)9,且其 初始化状态为二+70.【二7 7 75控制律+30、+(0、+ 0和+(70中的参数被选 择为口.7
4、,.7,叮 .3,而.#8,户.7, 7.3 (%在线性二次调节器设计时,选择权矩 阵为单位矩阵,.7,则其状态反馈控制律为/.【一387 一#7(一# #387(一3( (#图显示了 : 的仿真结果,其中能量函自动化学报?卷数为凡凡二 川一 !0在二_ 0 ?时转换 控制律0整个系统在 之内达到稳定,相比于文献 !一?,?中的控制策略,控制时间要少,而相比于文 献沁,3,具有较好的控制结果,并且本文提出的 综合%和,+设计的控制律保证了整个欠驱动两杆机器人系统的全局稳定性0点附近总是在一定范围内波动,以使? 34=. 系 统保持在垂直向上的不稳定平衡点上0、入 飞飞了了吧吧 一, ,?! !
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6、一些干扰因素,?34=. 系统达到稳定的时间比仿真慢一些,并且在实际运 行 当中,由于外界千扰,?34=. 的两杆在平衡后 有一定的晃动,因此?34=. 的实际力矩在平衡本文描述了一种欠驱动两杆机器人的全局控制 策略0在摇起区的运动中,应用了基于%的控 制方法,使驱动杆收敛于垂直向上的位置,非驱动杆 收敛于做包含垂直向上不稳定平衡点在内的圆轨迹 运动0而%中的一个设计参数为系统状态的非 线性函数,这样就能使系统避免奇异现象,并能够加 快系统的响应速度0为了更进一步改进控制效果,选 择了摇起控制律中的另一个设计参数为系统状态的 非线性函数0基于%,可确保摇起区的稳定,从 转换开始瞬间到整个平衡区
7、的稳定,利用 了, + /期赖旭芝等欠驱动两杆机器人的统一控制策略和全局稳定性分析?来实现0综合% 和,+设计的控制律,保证 了整个欠驱动两杆机器人系统的全局稳定性0最后,?34=. 和的仿真和实际结果说明了此 方法的正确性和有效性0 5 3 +?.3), /.2: 5.3 96 : .55 ./5 2 59.303?5. 93 .? %.3 53.3 5./5 .= /: . 5 5.=.0工日 %=3亡5 . /+ 6)列彭沼93, ?一?222,确习“即2,.=9厄),7乙:2 工3 .4 9,%29! 一;9吧,)93062 3 2 592 =/ 544 5 5 ./. 22 . 4
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11、5./5 93 .5234 3 52 ?34=.0 (=“% +,! ?,! _,_ _一_ 赖旭芝,黄灿,佘锦华0欠驭动系统?34=. 的参数认证及其控 制器设计, 机器人,! ; ?,!_ _一_ !)2 5.3 9+65 3 ,3.5?. 52 0) 2 395./ 9). /)一 5)2 342 /,! 赖旭芝中南大学教授0主要研究方向为非线性控制、机器人、智 能系统和传感 器网络0 :2 9卜4 9回+9.3+93 2 3393 593,%352 /+.439 5 96055 2 5 5 . 5 3.3/9 32 56 : ,5.=.9 ,93 / 9 36:,2 33. 53、.
12、5 0吴敏中南大学教授0主要研究方 向为先进控 制理论及应用,过 程控制和智 能 系统0本文通信作 者0 :2 9】: 9 3+. ./.3 .5:2 9.3+93 2 33 93 593,%352 /+. 4 39 5 960 95 2 593 5 . 5 2 23.3 5./ .562 392 ?/92 9 .3,?5 . 5./,2 393/ /9 36:0%.55 .39 32 4.5.9 2 ? 50佘锦华东京工科大学仿生学 部剐教授0主 要研究方 向为控制理论应 用,重复控 制,机器人0 :2 9卜 回 4 02 5. . 52 +6. & 5 . 5 2 ?/ /2 9.3. .35./ . 56,5 ? 99
