Acrobot机器臂的分区域镇定控制

针对欠驱动机器人Acrobot,将空间分为控制目标领域和摇起区域,对摇起区域采用基于Lyapunove方法的非线性控制方案,该控制方案提供了一个可自由选择的正非线性函数,以适应不同性能指标要求。在控制目标领域(吸引区),线性化处理原系统,并采用线性系统理论中的状态反馈极点配置法获得控制器。该文方法较相关文献的结论简洁,仿真和对比结果验证了方法的有效性。     

基于BackSteping算法的工业机械臂快速精确跟踪控制器设计

针对建模和测量的不精确性,外界干扰和状态变量的强耦合等因素对机械臂轨迹跟踪的影响,设计了基于反演控制算法的轨迹跟踪控制器.数值仿真结果表明,该控制器可使机械臂各关节的轨迹跟踪误差较小,能实现控制系统较好的鲁棒性,因此较适应于实际应用.     

基于信号补偿的机械臂鲁棒控制器设计与实现

为了解决基于信号补偿的鲁棒控制方法在实际系统中的设计和实现问题,将该方法应用于实际机械臂系统的控制器设计。在分析了实际控制器设计与理论设计之间的差异的基础上,针对实际系统对控制器设计的约束,提出了可采取的措施,并提出了相应的控制器设计及调节方法,即首先设计单关节子系统标称控制器和鲁棒补偿器,然后再进行多关节鲁棒控制器的统调。将该方法用于实际的二自由度平面机械臂系统的鲁棒控制器设计,进行了物理实现和控制实验,获得了期望的控制结果。     

SISO系统输出无偏协方差控制器设计

迄今所介绍的协方差控制器只适用于干扰为零均值的高斯白噪声过程，一旦噪声均声不为零或系统存在滞值扰动，系统输出一般将会有偏。该文用状态反馈ＰＩ控制器实现了单输入单输出线性随机系统输出无偏无协方差协方差配置，给出了控制器存在的充要条件及其解的一般形式。     

空间机械臂捕获操作过程的神经网络镇定控制

分析了柔性空间机械臂捕获卫星过程受到的碰撞冲击效应,及其受碰撞冲击后不稳定运动的镇定控制.利用第二类拉格朗日方程建立空间机械臂系统的动力学模型.基于碰撞过程空间机械臂与被捕获卫星的动量守恒原理,利用动量冲量法计算碰撞冲击对空间机械臂运动状态的影响效应,该影响效应将引起空间机械臂系统的不稳定运动及柔性杆弹性振动.考虑到上述冲击效应,设计神经网络控制算法进行控制,以实现对不稳定运动进行镇定控制及抑制柔性杆振动.最后,通过数值仿真结果验证了上述控制算法的有效性.     

机械臂的滑模控制器设计及仿真实验研究

以多连杆机械臂为研究对象,设计滑模控制器来实现高精度的轨迹跟踪控制。首先建立受到参数不确定和外部扰动影响的多连杆机械臂动态模型;其次依据该受扰模型设计滑模面及相应的基于等效控制的滑模控制器;接着利用李雅普诺夫函数证明系统的稳定性;同时采用饱和函数替代符号函数来抑制抖振现象。为了验证所设计的滑模控制算法的有效性,使用Matlab/Simulink软件搭建机械臂仿真测试平台。利用测试平台实现机械臂在PID控制、滑模控制和基于饱和函数的滑模控制三种控制方法下的轨迹跟踪实验。通过仿真实验教学,可以显著提高学生在机械臂建模和控制器设计方面的能力。     

多模态混合系统的镇定控制器设计

多模态转移型混合系统有兼顾安全和效率的不同层次上的镇定策略．从离散角度设计的滑动模反映了粗粒度的稳定性,将连续状态空间按需求离散特性划分为区域并关联一项离散指标．滑动模是离散指标组成的流型,被控连续状态轨线将最终滑动到流型“内”．本文从混合角度引入的滑动模兼顾了宏观和微观两方面的稳定目标,首先构造定性稳定子滑动模,再根据每个模态下的定量目标,构造子连续滑动模,但要求相继子连续滑动模连续,从而得到混合滑动模．混合状态最终将滑动到此流型“上”     

单连杆柔性关节机械臂的高阶滑模控制器设计

针对单连杆柔性关节机械臂系统,提出了一种基于高阶滑模算法的有限时间镇定控制方法。所提出的方法涉及两个关键方面。首先,通过引入加幂积分器,设计了一个新的李雅普诺夫函数,使得输出信号在有限时间内收敛。其次,利用符号函数抑制了系统不确定性造成的抖振现象。基于有限时间李雅普诺夫稳定性理论,证明了该算法能够保证滑动变量在有限时间内收敛到原点。最后,单连杆柔性关节机械臂的仿真结果验证了高阶滑模控制算法的有效性。     

含有未知负载跳变机械臂的切换跟踪控制器设计

为具有不可测跳变负载的机械臂设计了控制器的选择机制以达到轨迹跟踪的控制目的.用切换系统描述参数跳变的机械臂,从而将负载的切变表示为系统的切换信号.为每个负载设计子控制器,并在系统切换信号完全不可用的情况下,通过构建监督变量给出子控制器的切换逻辑.当负载变化满足平均驻留时间条件时,能够达到对输入参考信号的渐近跟踪.仿真证明了方法的正确性.     

一类工作点可变线性系统的镇定控制器设计

对于一类工作点可变的线性系统 ,即被控系统表达为两个典型工作点上的传递函数矩阵的正则稳定的既约分解的线性内插 ,考虑其镇定控制器设计问题 .假设被控对象在典型工作点上的传递函数矩阵的既约分解组成一个集合 ,提出了镇定该集合的控制器的设计方法 .对于线性内插系数不可知的情形 ,提出了两种固定型镇定控制器的设计方法 ;对于线性内插系数可知的情形 ,提出了一种内插型镇定控制器设计方法 .文中将控制器的设计问题转化为 H∞ 控制问题 ,再转化为状态空间下的基于线性矩阵不等式 ( LMI)的凸有效性问题进行求解     

一类分离变量控制系统的镇定控制器设计

研究了一类非线性连续可分离变量控制系统的镇定问题．基于Lyapunov稳定性理论和M-矩阵的性质，构造出了几个镇定控制器，其中一些控制器仅与系统的部分状态变量有关，所构造的控制器可确保反馈后的闭环系统是渐近稳定的和指数稳定的，这些充分性判据在工程实际应用中具有一定的指导意义．     

基于数值变分计算的Acrobot机器臂能量最优控制

针对最小能量控制中初始参数难以确定的问题,利用欧拉-拉格朗日乘子处理系统约束而获得积分形式的变分方程,通过离散化变分方程,得到系统最优控制的必要条件,并选定合适的积分方法,求解非线性方程而得到系统最优控制解.仿真实验表明,该方法求解变分方程是可行的.     

基于参数稳定空间的PID控制器设计

一阶加纯延时模型难以精确描述被控对象,因此传统的PID控制器不能取得满意的控制效果。基于精确的高阶模型提出了一种最优PID控制器的设计方法。利用广义Hermite-Biehler定理获得使闭环系统稳定的PID控制器集合。在该PID控制器集合中,运用遗传算法寻找基于ITAE指标最优的PID控制器参数。利用广义Kharitonov定理及Monte-Carlo随机试验方法对PID控制器鲁棒性和性能鲁棒性进行评价。仿真结果表明:该文算法对高阶对象具有良好的控制性能,对模型的不确定因素具有较好的适应性和鲁棒性。从而证实了该文算法的有效性,可以应用于高阶系统的控制。     

基于动态递归神经网络稳定控制器的设计

静态映射神经网络和动态递归神经网络是两种重要的神经网络,前者在系统辨识和控制中得到了广泛的研究和应用;后者能够逼近系统的动态过程,具有良好的稳定性和收敛性,文中针对一类非线性系统,采用动态递归神经网络,结合Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论,综合了稳定的自适应控制器,同时给出了神经网络的自学习律．理论分析表明,在模型匹配的情况下,能够保证跟踪误差的收敛性和闭环信号的有界性,并对一类建模误差问题进行了研究．分析与仿真结果均表明,该方法具有较好的自适应性和鲁棒性．     

基于反步与阻尼法的机械臂光滑鲁棒控制器设计与仿真

为了抵消动力学不确定性,摩擦力和干扰的影响,目前机器人类系统的鲁棒控制器大多使用了滑模控制,而且很多都未论述滑模控制的颤振问题,仿真也是在理想化的切换情况下获得,并不能准确反应实际的物理系统效果。而且在物理实现时,使用滑模控制需要切换装置,频繁切换对装置的性能要求较高。现以典型的机器人类系统机械臂为例,使用反步控制结合自适应神经网络和非线性阻尼技术,给出了一种光滑的鲁棒自适应控制器来跟踪给定参考轨迹,避免了控制器的切换。仿真结果验证了该方法具有很好的控制性能及鲁棒性,并且同一般的控制器做了性能比较。最重要的是得到了光滑的鲁棒控制电机电压。     

基于MVC算法的机械爪控制器设计

传统机械手爪控制器多采用经典PID控制算法,尽管PID控制实施简单,但是很难保证手爪以最优的方式运动。基于最小方差控制（MVC）理论以手爪的波动方差为控制目标,通过求解丢番图方程获得控制器增益,实现手爪波动方差最小的控制效果。在实例仿真中与传统的PID算法进行比较,结果表明,MVC算法控制器有效地改善了动态性能,有较强的信号跟踪能力。     

柔性机械臂的建模方法

本文利用Hamiliton原理建立了单杆柔性机械臂的动力学模型,并用有限元——假设模态法对其进行了离散化。最终,建立了可供上机计算的运动微分方程。本方法可推广到多柔性杆系统。     

串联工业机器人机械臂的模块化组合式设计方法

针对传统机械臂设计方法存在灵活性低、能量消耗大且刚性差的问题,提出一种新的串联工业机器人机械臂模块化组合式设计方法。首先,设定不同模块局部坐标系,通过结构体数组方式对数据库进行存储。通过受力分析构建关节受力模型,选择关节部件选型;其次,利用装配数组生成方法将选择好的关节部件依据模块化组合式设计理念,设计成两件组件式;并分析机械臂工作空间。最后实验结果表明,采用所提方法设计的机械臂各模块输出力矩均符合设计要求,机械臂性能良好,不仅灵活性高、能量消耗低;而且具有良好的刚性。     

锚杆钻车机械臂分数阶PI~λ控制器设计及仿真研究

以矿用锚杆钻车机械臂为研究对象,设计了基于分数阶PI~λ算法的空间位姿控制器。首先建立了机械臂每个关节处的阀控油缸的二次传递函数;其次推导出了PI~λ控制器的设表达式;然后对分数阶PI~λ控制器的参数K_i、λ对系统稳定性能的影响作了分析。最后将分数阶控制器和整数阶控制器进行比较,结果表明分数阶控制器在响应速度、调节时间、稳态精度方面都比整数阶控制器的控制效果更好。