机器人动力学与控制——讲座连载之一

机器人学,随着机器人工业的发展和社会发展的要求,近些年来受到全世界的重视,每年都有大批研究成果发表,这些急速的发展正方兴未艾。机器人学是一门多学科性的综合学科,包括很多领域,我们仅限于讨论工业机器人(Industrial Robot),又叫机器人操作器(Robot Manipulator),在本文中简记为 RM,还有其他名称,如:机械臂(Robot Arm),由关节联接的机械链(ArticulatedKinematic Chain),等。即便是RM,也包括很多领域,因之,我们不得不将讲座仅限于与控制有关的基本理论部分:机器人运动学、机器人动力学,机器人控制,机器人高级控制方案。机器人的主要著作可参看文献[1.1]、[1.2]、[1.3]。     

多重（A，B）－不变子空间及多频采样控制

本文提出多重（Ａ，Ｂ）－不变子空间的概念，并给出其判据和几个基本性质．利用这些结果，得到一类多频采样干扰解耦问题可解的充要条件．     

用于机器人轨迹跟踪的结构控制

实际机器人控制过程中,不确定参数及外部干扰几乎总是存在的,研究考虑了这些因素的机器人控制问题,在理论及应用中都有重要意义。本文考虑了存在外扰及不确定参数时,机器人的轨迹跟踪问题,利用变结构控制理论,结合机器人自身的结构特点,研制了两组控制规律,它一方面对外扰不敏感,另方面不要求精确的机器人参数,也勿需对参数辨识,因而运算简单,易于实现,理论分析及仿真试验都证明了所给控制能保证渐近轨迹跟踪。     

一类非线性系统神经网络控制的稳定性分析

从理论上研究将神经网络用于非线性系统控制，通过对神经网络的训练，实现一类非线性系统的定点跟踪。证明了神经网络学习算法的收敛性不仅与系统的动态特性有关，而且与网络的初始条件有关。仿真结果表明，适当选取网络的初值和加权的调节速率，可以实现非线性系统的定点跟踪。     

一种非线性可观型系统和非线性观测器的设计

Li和TAO提出了化非线性系统为一种可观型的条件,用单变量积分解决了Bestle和Zeitz在非线性观测器设计中的计算问题,但是状态变量的求取比较麻烦,本文给出一个新的条件和计算方法,使非线性系统观测器的设计大为简化。     

离散时间系统的变结构控制

研究离散时间系统的变结构控制问题.首先定义准滑动模态,给出详细的物理解释.然后讨论已有的到达条件,给出新的更一般的条件,即离散趋近律.对新定义的准滑动模态,解决了其稳定性并给出了切换函数.利用趋近律方法,给出了变结构控制的一般的设计方法,它既适用于单输入系统,也适用于多输入系统.     

分散控制系统的结构性质研究

在结构系统的框架下讨论分散输入固定模和通道可控性等分散控制问题,定义了结构输入固定模和结构通道可控等新概念,并用代数和图论两种方法对这些概念进行了刻划,所得结果深化人们对分散控制系统内部结构的认识.     

机器人及机械系统自适应控制的研究

本文给出了作者在机器人控制领域所做的以下工作: 1)针对机器人杆身结构上的特点,首先提出一种利用输入输出积分寻求自适应控制律的新方法;2)将负载质量从机器人动力学方程中分离出来,给出其一般的表现形式。在此基础上,利用作者提出的输入输出积分寻求自适应控制律的方法,得到了针对负载未知时在广义坐标空间和任务坐标空间中的轨迹跟踪、点到点以及模型参考自适应控制,并研究了在有界扰动时的鲁棒自适应控制;3)研究了除负载质量未知外还有其它参数未知时,在广义坐标空间和任务坐标空     

关于非线性控制系统的稳定性问题

本文利用李亚普诺夫方法研究非线性控制系统的全局稳定性、大范围稳定和其吸引区的寻求以及一个品质问题.对非线性元件采用了分段线性的模型,从而使得到的条件中也包含有非线性特性的参数.     

关于多通道系统的动太递阶镇定

研究镇定多通道系统的一种新策略--动态递阶控制.对线性时不变确定型通道强关联系统,得到了在给定信息结构下采用动态递阶控制可任置极点(镇定)的一个充分必要条件,解决了分散循环系统采用动态递阶控制时的最小信息结构问题,并讨论了动态协同控铋器的最小阶数,最后给出了一个数值例子.