谐波驱动系统非线性控制-机械电子工程专业论文

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1、西安电子科技大学硕士学位论文谐波驱动系统非线性控制姓名：夏斌申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：苏玉鑫201201ifill随着工业自动化水平的不断提高，人们对机械系统的控制精度和响应速度提出了越来越高的要求，谐波驱动系统正是在这一背景下出现的。谐波驱动系统以其优良的传动特性迅速在各个应用领域，特别是高精度控制领域得到了广泛的应-用。本文在充分考虑谐波驱动系统中突出存在的运动误差这一主要的非线性传动问题基础上，针对系统模型特点，应用新近发展起来的非线性控制技术，研究了该系统在几种常见控制作用下的高精度运动控制问题。首先

2、，研究了谐波驱动系统在状态反馈下的两种控制方式：位置控制和轨迹跟踪控制，分别给出了可进一步提高系统品质的非线性比例■微分(NP・D)控制器和非线性比例•微分加前馈系统动力学模型(NP・D+)控制器；其次，考虑到工程应用中系统输出的速度信息不便测量的实际情况，提出了只基于位置测量的输出反馈控制，包括位置和轨迹跟踪控制器；最后，文章将驱动器饱和的实际情况纳入考虑范围，重新研究了状态反馈和输出反馈下的位置和轨迹跟踪控制问题。应用Lyapunov稳定性理论证明了所提出的控制器对应闭环系统方程的渐近稳定性。仿真结果进一步表明了所提岀的控制

3、能极大地提高了系统的控制品质，获得了很好的控制效果。关键词：谐波驱动状态反馈输岀反馈输入受限渐近稳定性AbstractWiththecontinuousimprovementofindustrialautomation,muchhighertheaccuracyandresponseofmechanicalsystemsarerequired.Tofulfilltheserequirements,harmonicdrivesystemsarewidelyapplied.Becauseofitsexcellenttransmiss

4、ionproperties,harmonicdrivesystemsarewidelyusedinvariousapplications,especiallyinhigh-precisioncontrolfieldConsideringthekinematicerroristhemainprobleminnonlineartransmissions,thehighprecisionmotioncontrolofaharmonicdrivesystemisstudied,usingtherecentlydevelopednonli

5、nearcontroltechniques.First,twostatefeedbackcontrolsincludingpositioncontrolandtrajectorytrackingcontrolarestudied,andthenaclassofnonlinearproportionalplusderivative(NP-D)controllerandnoxilinearproportionalplusderivativeandfeed-forwarddynamicmodel(NP*D+)controllerare

6、proposedforfurtherimprovementoftheperformance.Second,becauseitishardtotakeameasureofthevelocityintheoutput,outputfeedbackpositioncontrollersandtrajectorytrackingcontrollersaredevelopedwithpositionmeasurementsonly.Finally,bothstatefeedbackcontrolsandoutputfeedbackcont

7、rolsarerestudiedtakingintoaccounttheactuatorsaturation.TheLyapunovstabilitytheoremisusedtoshowtheasymptoticstabilityoftheclosed-loopsystemsresultingfromtheproposedvariouscontrollers.Simulationresultsarepresentedtodemonstratetheeffectivenessandperformanceimprovementso

8、ftheproposedapproaches-Keywords:HarmonicDriveStateFeedbackOutputFeedbackInputConstraintAsymptoticStability第一章绪论1.1谐波驱动系统发展概况谐波驱动系统于