人工肌肉IPMC驅(qū)動器魯棒非線性控制設(shè)計.pdf

1、離子聚合物金屬復(fù)合材料（IPMC)，也叫人工肌肉，屬于離子型電制動聚合物（EAP）的一種，因為其質(zhì)量體積小、無污染，小電壓等特點，被廣泛作為驅(qū)動器應(yīng)用于各類仿生智能機器人的構(gòu)建中。為了控制過程中能夠?qū)崿F(xiàn)精確動作，可以通過控制人工肌肉（IPMC）的偏移量實現(xiàn)這個要求。所以，本文設(shè)計了控制系統(tǒng)對人工肌肉（IPMC）的精確位置進行控制。由于人工肌肉（IPMC）在建模中因參數(shù)辨識或運行過程中參數(shù)改變引起的模型不確定性、外界擾動以及低電壓下控制輸

2、入受限問題等，這些都會對控制的精度帶來影響。因為以上原因，運用普通的控制策略很難獲得效果好的精確位置控制。所以，選用合適的控制策略來對含有不確定因素的人工肌肉（IPMC）進行魯棒穩(wěn)定跟蹤控制仍然是現(xiàn)階段急需解決的關(guān)鍵問題，將為拓展人工肌肉（IPMC）的廣泛應(yīng)用提供更為有效的途徑。
　　本文對具有不確定性的人工肌肉（IPMC）的魯棒非線性精密位置控制設(shè)計做了研究。為了對人工肌肉（IPMC）驅(qū)動器進行精確控制，首先要考慮人工肌肉（IP

3、MC）的模型誤差以及參數(shù)的測量誤差,本文運用演算子的魯棒非線性設(shè)計方案，保證了人工肌肉（IPMC）魯棒穩(wěn)定。其次，對于穩(wěn)定的人工肌肉（IPMC）控制系統(tǒng)，采用PI控制器來進行實現(xiàn)跟蹤設(shè)計。對于PI跟蹤控制器的參數(shù)選取問題，運用了兩種辦法來選取合適的參數(shù)。第一種是運用Matlab里的系統(tǒng)辨識工具箱和尋優(yōu)參數(shù)工具箱，來獲取合適的PI控制器參數(shù)。這種方法雖然簡單，但效果不太理想。第二種方法是提出了蜂群算法來選取合適的參數(shù)。從仿真效果來看，是比