基于数据驱动的非线性机器人滑模变结构控制方法研究 (1)

《基于数据驱动的非线性机器人滑模变结构控制方法研究 (1)》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、分类号：单位代码：１０１４０公开学号：４０３１４３１８１２密级：？聲ＬＩＡＯＮＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文ＴＨＥＳＩＳＦＯＲＭＡＳＴＥＲＤＥＧＲＥＥ基于数据驱动的非线性机器人滑模变结构控制方法研究论文题目：ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＤａｔｅ－ＤｒｉｖｅｎＳｌｉｄｉｎｇＭｏｄｅＣｏｎｔｒｏｌｉｎＮｏｎｌｉｎｅａｒＲｏｂｏｔｉｃＳｙｓｔｅｍｓ英文题目：－论文作者：董德帅指导教师：吴新杰教授测试计量技术仪器专业：完成时间二？一七年五月：辽宁大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文

2、是本人在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注的内容外，不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果，不包含本人为获得其他学位而使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中进行了标注，并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年ｒ月＾］学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的原件、复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅。本人授权辽宁大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，

3、可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同时授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国博士学位论文全文数据库》和《中国优秀硕士学位论文全文数据库》并通过网络向社会公众提供信息服务。学校须按照授权对学位论文进行管理，不得超越授权对学位论文进行任意处理。保密（），在密适用本授权书。（保密：请在括号＿年后解内划“”ｖ）授权人签名？．指导教师签名：１：日期ｙｆ年ｊ月Ｍｅ日期：年ｒ月ｌｈ］ｙ申请辽宁大学硕士学位论文基于数据驱动的非线性机器人滑模变结构控制方法研究ResearchofDate-DrivenSl

4、idingModeControlinNonlinearRoboticSystems作者：董德帅指导教师：吴新杰教授专业：测试计量技术及仪器答辩日期：2017年5月19日二○一七年五月·中国辽宁摘要摘要随着社会的发展和科学技术的日新月异，机器人已经被应用到越来越多的领域，包括医疗、航海、建筑、服务、农业等领域。同时，人们对机器人系统的控制精度、响应速度和抗扰动性的要求也越来越高。控制系统作为整个机器人的核心，对整个机器人的性能起到了至关重要的作用。因此，研究机器人系统的轨迹跟踪控制具有十分重要的理论意义与现实意义。机器人系统包括以下四大部分，分别为机械本体、控制机构、伺服驱动系统及

5、检测信号系统，机器人可以模仿人类的各类动作，能够通过上位机软件进行自动控制，根据不同的程序完成相应的工作要求，属于现代化的机电一体设备。但多关节机器人的控制过程却是非常复杂的，常见的多关节机器人会有多个输入，并根据程序设计出多个输出，且属于非线性系统。对于多关节机器人的控制方式主要分为以下五种，分别是PID控制、自适应控制、鲁棒控制、变结构控制及智能控制。然而PID控制很难很好地处理机器人系统中的非线性特性；自适应控制、鲁棒控制、变结构控制大多依赖于系统的精确数学模型或者标称模型，导致很难应用于实际的机器人系统；智能控制往往需要前人的经验知识作为基础支撑或者需要已知系统的阶次，给

6、智能控制方法的实际应用带来了很大的困难。因此，为了进一步提高先进控制方法在机器人系统中的实用性，针对一类模型未知、阶次未知的非线性机器人轨迹跟踪系统，本文研究了基于数据驱动的机器人滑模变结构控制方法，完成了以下工作：（1）通过查阅国内外相关文献，阐述了机器人系统的动态数学模型和复杂特性。针对机器人轨迹跟踪系统由于具有模型未知、非线性、扰动、不确定性而导致难以控制的问题，提出了一种数据驱动准滑模解耦控制方案。首先，运用数据驱动技术实现了未知非线性机器人系统的非参数动态线性化；其次，运用趋近律的思维，设计了数据驱动准滑模控制律；最后，进一步结合离散扩张状态观测器（discrete-t

7、imeextendedstateobserver,DESO），实现了数据驱动准滑模控制系统的解耦控制。（2）为了缓解滑模控制系统的抖振现象，进一步提出了一种数据驱动二阶滑模解耦控制方法。首先，运用数据驱动技术处理机器人系统的模型未知和非I摘要线性特性；其次，运用二阶滑模控制思维，提出了一种数据驱动二阶滑模解耦控制方案；最后，理论分析表明本文所设计的数据数据驱动二阶滑模控制方案能够保证机器人轨迹跟踪系统的跟踪误差收敛到零附近很小的区域。（3）为了提升数据驱动滑模解耦控制方法的控制性