基于RBF網(wǎng)絡(luò)逼近的機(jī)器人自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制方法研究.pdf

1、機(jī)器人通常由驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(由伺服電機(jī)和傳動(dòng)減速器組成)、機(jī)體、傳感器和控制器等部件組成,是一個(gè)高度復(fù)雜的非線性系統(tǒng),而RBF網(wǎng)絡(luò)是解決具有高度非線性和不確定性的復(fù)雜系統(tǒng)控制問(wèn)題的一種行之有效的方法。本文中的機(jī)器人特別是其子系統(tǒng)柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(由伺服電機(jī)與柔性濾波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成)具有高階、多變量、強(qiáng)耦合、參數(shù)時(shí)變、部分狀態(tài)變量不易或者無(wú)法檢測(cè)等特點(diǎn),而這些特點(diǎn)會(huì)使得控制器的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜。另外,隨著機(jī)器人在特殊環(huán)境下的應(yīng)用,傳統(tǒng)的控制方法顯然不

2、能滿足高精度控制要求,因此研究先進(jìn)的控制方法,提高機(jī)器人的動(dòng)靜態(tài)性能,是一個(gè)富有理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值的研究課題?；赗BF網(wǎng)絡(luò)逼近的機(jī)器人自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面技術(shù)能夠很好的克服摩擦、混沌運(yùn)動(dòng)、外界干擾和參數(shù)不確定等因素的影響,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高品質(zhì)控制。
　　論文主要研究成果如下:
　　首先,提出了一類(lèi)具有輸出約束的N階系統(tǒng)的RBF動(dòng)態(tài)面控制方法,并以此為理論基礎(chǔ),研究了無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)的混沌控制問(wèn)題。針對(duì)具有不確定時(shí)滯的無(wú)刷直流電

3、機(jī)的控制問(wèn)題,考慮存在輸出約束的情況,利用RBF網(wǎng)絡(luò)的萬(wàn)能逼近特性,從而提出了無(wú)刷直流電機(jī)混沌系統(tǒng)的自適應(yīng)RBF網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)面控制方法。所提控制方法保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及系統(tǒng)中所有信號(hào)的最終一致有界性,同時(shí)系統(tǒng)輸出滿足一定的約束條件。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提控制器的收斂性和混沌抑制能力,同時(shí)對(duì)參數(shù)擾動(dòng)表現(xiàn)出一定的魯棒性。
　　其次,研究了基于RBF網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)面的永磁同步電機(jī)混沌系統(tǒng)的速度與位置跟蹤控制問(wèn)題?？紤]未知有界外界擾動(dòng)、控制方向未定、系統(tǒng)參

4、數(shù)不確定等因素的影響,應(yīng)用快速終端滑模和動(dòng)態(tài)面方法,結(jié)合自適應(yīng)技術(shù)與Nussbaum增益對(duì)系統(tǒng)中的未知函數(shù)進(jìn)行估計(jì),從而提出了基于單參數(shù)權(quán)值RBF網(wǎng)絡(luò)快速終端滑模的永磁同步電機(jī)混沌系統(tǒng)的速度控制與基于Nussbaum增益的RBF網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)面永磁同步電機(jī)混沌系統(tǒng)的位置控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提方案都具有一定的魯棒性。與指數(shù)滑?？刂葡啾?所提方法優(yōu)勢(shì)明顯。
　　再次,研究了柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的RBF網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)面控制。以機(jī)器人驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)—柔性濾波驅(qū)

5、動(dòng)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象,對(duì)柔性濾波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了機(jī)械設(shè)計(jì),同時(shí)考慮柔性變形、摩擦、傳動(dòng)誤差和系統(tǒng)效率等非線性因素的影響,建立了柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而提出了考慮LuGre摩擦模型的柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的RBF網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)面控制。另外,利用Lyapunov理論證明了所提控制方法的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)分析表明所提方法具有較強(qiáng)的魯棒性與穩(wěn)定性。與PID相比,所提控制方法具有明顯的優(yōu)越性。
　　最后,研究了基于柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)器人RBF網(wǎng)絡(luò)的控制問(wèn)