水下助推機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，助推機(jī)器人在提升人類運(yùn)動(dòng)能力、輔助患者恢復(fù)身體健康、增強(qiáng)士兵作戰(zhàn)能力以及提高人類工作效率等方面將發(fā)揮越來越重要的積極作用。潛水工作者在水下進(jìn)行潛水任務(wù)時(shí)，潛水速率、作業(yè)時(shí)間、潛水深度以及潛水距離等因?yàn)槿梭w機(jī)能的局限性受到一定程度的限制。本課題研究的水下助推機(jī)器人適于穿戴，能夠有效提高潛水者的運(yùn)動(dòng)能力，協(xié)助潛水工作者完成艱難的潛水作業(yè)任務(wù)。
　　水下助推機(jī)器人是一套適于人穿戴的外骨骼機(jī)械服裝裝置，本課題擬對(duì)其進(jìn)行

2、深入研究。其中，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及控制算法的設(shè)計(jì)將是本課題研究的主要內(nèi)容。
　　首先，為了對(duì)水下助推機(jī)器人控制理論模型進(jìn)行分析，通過將單腿簡(jiǎn)化為二連桿模型結(jié)構(gòu)，然后利用正逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法和牛頓-歐拉力學(xué)方程，分別建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型，得到水下助推機(jī)器人下肢各個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)、髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)角度、速度以及兩個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。針對(duì)水下助推機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤問題，本文首先設(shè)計(jì)軌跡跟蹤的控制算法，包括D型迭代學(xué)習(xí)控制算

3、法以及基于初態(tài)學(xué)習(xí)的迭代學(xué)習(xí)控制算法。D型迭代學(xué)習(xí)控制算法比較簡(jiǎn)單、計(jì)算量小，它可以在有限的時(shí)間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)未知對(duì)象模型的實(shí)際運(yùn)動(dòng)曲線軌跡進(jìn)行高精度跟蹤，直到和期望軌跡相吻合，且并不依賴數(shù)學(xué)模型。但在實(shí)際工程中，難以保證每次迭代學(xué)習(xí)的初始狀態(tài)不變，因此提出基于初態(tài)學(xué)習(xí)的D型迭代學(xué)習(xí)控制算法，從而降低對(duì)迭代學(xué)習(xí)的初始條件要求。
　　其次，通過應(yīng)用Matlab/simulink軟件進(jìn)行算法仿真，證明經(jīng)過多次迭代學(xué)習(xí)，水下助推機(jī)器人控制