二连杆欠驱动机器人建模及其智能控制的研究

《二连杆欠驱动机器人建模及其智能控制的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、工学硕士学位论文二连杆欠驱动机器人建模及其智能控制研究RESEARCHONMODELINGANDINTELLIGENTCONTROLOFPENDUBOT王晓飞2007年11月国内图书分类号：TH213.5国际图书分类号：621.875.5工学硕士学位论文二连杆欠驱动机器人建模及其智能控制研究硕士研究生：王晓飞导师：陈宏钧教授申请学位：工学硕士学科、专业：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2008年1月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH213.5U.D.C:621.875.5Dissertati

2、onfortheMasterDegreeofEngineeringRESEARCHONMODELINGANDINTELLIGENTCONTROLOFPENDUBOTCandidate:WangXiaofeiSupervisor:Prof.ChenHongjunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ElectricalEngineeringAffiliation:ElectricalEngineeringDateofDefence:January,2008De

3、gree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要二连杆欠驱动机器人（Pendubot）是一种典型的欠驱动系统，它在非线性控制和机器人领域具有重要的研究价值。由于该对象具有本质的非线性，对其控制问题的研究具有重要意义。不基于模型的模糊控制是一种有效的方法。本文介绍了Pendubot的国内外研究现状，利用拉格朗日方程对Pendubot进行了动力学建模，设计了仿真模型，并从系统运动行为和能量行为两方面验证了模型的正确性。为了便于控制，将Pen

4、dubot的运动空间划分为摇起区和平衡区。在摇起区，采用了基于能量泵入的摇起控制策略，设计了两个李雅普诺夫函数保证了在摇起过程中能量不断增加，同时调整了摇起过程接近完成时第二杆的位姿，在此基础上设计了基于能量泵入的模糊控制器，并通过仿真验证了摇起控制的可行性。在平衡区，采用高木杉野模糊模型（TS模糊模型）设计了基于单一前提变量的平衡控制器，对TS模型中的结论参数进行了辨识，该控制器是由四个单输入单输出的TS模糊控制器构成，从而简化了模糊控制器的设计，接着对该控制器的鲁棒性进行了了验证。通过仿真试验我们得出该控制器与传统控制理论

5、相比具有吸引域较大，鲁棒性强的优点。为了使Pendubot能够顺利进入平衡区，本文优化了摇起控制，设计了切换控制器，对Pendubot摇起平衡控制进行了全过程仿真，验证了控制策略的可行性。关键词二连杆欠驱动机器人；动力学建模；基于能量的控制策略；模糊控制；高木杉野模糊模型-I-哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractAsatypicalunderactuatedrobotsystem,Pendubothasgreatvalueinthenonlinearcontrolandrobotfield.Forthenonlinear

6、characteristicsinthesystem,itisimportanttostudythecontrolalgorithm,especiallyfuzzycontrolasanon-modelmethod.ThethesisintroducesthedevelopmentandresearchonPendubotinChinaandothercountries,designsadynamicmodelbasedonLagrangeequation,andestablishesasimulationmodelinord

7、ertoprovethevalidityofthemodelbasedonthemotionandenergybehaviorofthesystem.Theresultofthesimulationshowsthevalidityofthemodel.Inordertomakethecontroleasy,themotionspaceofthePendubotisdividedintoswing-upspaceandbalancespace.Intheswing-upspace,astrategybasedonenergypu

8、mpingispresented.TwoLyapunovfunctionsaredesignedtoensurethattheenergyofthesystemisalwaysincreasingandthesecondpolehasagoodposturewhenPendu