全方向康复步行训练机器人的随机模型与控制

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1、ＴＰ２７３：密级分类号：公开ＵＤＣ：码：１０１４２单位代３！患媒寺火舅硕去学位论文全方向康复步行训练机器人的随机模型与控制学号：２０１巧７５作者：常洪彬学科名称：控制理论与控制工程２０１６年０２月２９日独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中持别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得一沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我同工

2、作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：绎巧聲日期；巧关于学位论文使用授权的说明本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即；学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件巧电予版，允许论文被查阅和借阅；本人授权沈阳工业大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。（保密的论文在解密后应连循此规定）签名：和义如导师签名；—日撕沈阳工业大学硕

3、士学位论文全方向康复步行训练机器人的随机模型与控制StochasticModelingandControloftheOmnidirectionalRehabilitativeTrainingWalker作者：常洪彬单位：信息科学与工程学院指导教师：孙平副教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2016年02月27日学位授予单位：沈阳工业大学摘要随着高龄人口增多，脑神经系统疾病及运动神经系统疾病导致步行障碍患者逐年增加，由于医护资源的有限性，使下肢康复机器人得到了发展。康复机器人具有高度非线性和强耦合性，在跟踪医

4、生指定训练轨迹时由于受到重心偏移、执行器故障、速度传感器测量的准确性、位移传感器测量信息的完整性等因素影响，很难获得精确的轨迹跟踪。为了提高下肢康复机器人的跟踪精度，本论文以一种全方向康复步行训练机器人为研究对象，基于随机控制理论研究轨迹跟踪问题，主要内容如下：通过将重心偏移引起的随机参数转化为随机扰动，并与随机理论相结合，得到了全方向康复步行训练机器人的随机模型；基于此模型设计了状态反馈控制器，使跟踪误差系统指数均方一致稳定，并通过调整控制器参数，使跟踪误差及其导数趋于零附近的任意小邻域内；数值仿真结果说明了状态反馈控制器可以使得

5、全方向康复步行训练机器人精确跟踪预定的轨迹。将发生故障的执行器从随机模型的控制矩阵中进行分离，将其视为外部的有界扰动，并基于随机稳定性判据设计了一个自适应容错控制器；稳定性分析证明了通过这个控制器的作用，可以使得跟踪误差系统指数均方一致稳定，并通过控制器参数和自适应率参数的调整，可以使得跟踪误差和它的导数趋于零附近的任意小邻域内；仿真结果说明了基于随机模型设计的自适应容错控制器可以同时应对重心偏移和执行器故障。建立了描述不完整输出信息的数学模型，基于该模型进行了输出观测器的设计；基于速度观测器信息，设计了输出反馈控制器；稳定性分析证

6、明了由输出观测误差、速度观测误差、轨迹跟踪误差组成的闭环系统是指数均方一致稳定的，并通过调整参数可以使这些误差和它的导数趋于零附近的任意小邻域内；数例仿真结果说明了输出观测器、速度观测器、输出反馈控制器的有效性。关键词：全方向康复步行训练机器人，随机参数，自适应容错控制，输出反馈控制IAbstractAstheagingofpopulation,anaccumulatingnumberofpeopleweresufferingfromwalkingimpairments,whichwerecausedbythediseasesoft

7、hebrainnervoussystemandmotornervoussystem.Duetothelimitedmedicalresources,thewalkingrehabilitativerobothasbeendeveloped.Rehabilitativerobotsarehighlynonlinearandstrongcoupling,andeasilyaffectedbythefactorsofshiftingravitycenter,actuatorfault,accuracyofspeedsensormeasur

8、ement,andpositionsensorcompletemeasurementwhenittracksthetrainingpathprescribedphysicaltherapists,whichhardlyachieved