随机激励下单杆柔性关节机械臂的建模与控制-论文.pdf

《随机激励下单杆柔性关节机械臂的建模与控制-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第31卷第8期控制理论与应用、b1．31NO．82014年8月ControlTheory＆ApplicationsAug．2014D0I：10．7641／CTA．2014．31189随机激励下单杆柔性关节机械臂的建模与控制刘振国H，武玉强(1．东南大学自动化学院，江苏南京210096；2．曲阜师范大学自动化研究所，山东曲阜273165)摘要：机械系统如移动机器人、机械臂等在运动过程中通常会受到随机干扰．针对随机激励下单连杆柔性机械臂的数学建模和控制问题，目前还没有相关的研究．本文引入随机干扰，建立了一个具有

2、未知参数的随机动力学模型．然后通过坐标变换，将该模型化成一个4阶系统．在此基础上，结合自适应理论，动态面方法和Lyapunov方法，设计了一种新的控制器．这种控制器有效地避免了传统方法中的过参数估计和复杂性爆炸的问题，同时可以保证跟踪误差在均方意义下任意小，且闭环系统的所有信号依概率有界．最后通过一个仿真例子验证了本文理论的有效性．关键词：自适应系统；柔性关节机械臂：随机扰动；位置跟踪：动态面控制中图分类号：TP273文献标识码：AModelingandcontrolforsingle—linkflexib

3、le-jointarmwithrandomdisturbancesLIUZhen—guo¨．WUYu—qiang(1．SchoolofAutomation，SoutheastUniversity，NanjingJiangsu210096，China；2．InstituteofAutomation，QufuNormalUniversity,QufuShandong273165，China)Abstract：Mechanicalsystemssuchasmobilerobots，manipulatorsareu

4、suallyvulnerabletotherandomnoisesinthemovementprocess．Forthemathematicalmodelingandcontrolproblemsofsinglelinkflexiblejointarmunderrandomdisturbances，thereisnorelatedresearchachievementuptonow．Forthesesystems，weadequatelyintroducesomerandomnoisestobuildast

5、ochasticdynamicmodelwithuncertainparameters．Then，byusingthecoordinatetransformation，wetransformthismodeltoafourth—ordernonlinearsystem．Onthisbasis，weemploytheadaptivecontroltheory，thedynamicsurfacemethodandLyapunovmethodtobuildupanewcontroller．Thiscontroll

6、ereffectivelyavoidstheover-parameterizationandtheexplosionofcomplexityinroutinecontrollers，andensuresthemean—squarevalueofthetrackingerrortobearbitrarilysmallandallthesignalsintheclosed—loopsystemtObeboundedinprobability．Finally,anexampleinthesimulationisg

7、iventoshowtheeffectivenessofthepresentedtheory．Keywords：adaptivesystems；flexiblejointarm；randomdisturbances；positiontracking；dynamicsurfacecontrol1引言(Introduction)问题．例如，文献[131~lJ用神经网络方法，研究了随机近20年来，柔性关节机器人的控制问题被广泛研干扰下的机械手模型，并设计了状态反馈控制器．文究[1-7】，许多方法被相继提出．例如，

8、奇异扰动方法[2]，献【14—15]分别提出了随机哈密顿系统模型和随机拉无源化方法[3-41，滑模方法【1等．但是大多数研究只考格朗日动态模型，并借助于反步法，研究了这两种模虑确定干扰的影响．而机器人系统在实际的控制过程型的自适应跟踪控制问题．文献[16]基于无源化的方中，会受到多种不确定的干扰，例如测量噪声，建模误法，研究并给出了随机哈密顿系统的稳定框架．查阅差等等．有时为了保证系统有好的响应，或者为了提现有的