Acrobot鎮(zhèn)定控制策略研究.pdf

1、欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)是指系統(tǒng)控制輸入個(gè)數(shù)少于系統(tǒng)自由度的機(jī)械系統(tǒng)。由于其驅(qū)動(dòng)個(gè)數(shù)缺失,使其在節(jié)省空間,降低重量,減少能源消耗等方面擁有巨大的優(yōu)勢(shì)。Acrobot是一類典型的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng),作為學(xué)者們研究欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)所經(jīng)常采用的benchmark之一,它是由仿生機(jī)器人的懸臂運(yùn)動(dòng)抽象得到的一種簡化模型。
　　本文以Acrobot為研究對(duì)象,主要研究其鎮(zhèn)定控制問題。旨在尋求一種控制算法,不僅能夠在理論上將Acrobot由豎直向下穩(wěn)定平衡點(diǎn)起

2、擺并穩(wěn)定于豎直向上不穩(wěn)定平衡點(diǎn),并且易于實(shí)際實(shí)現(xiàn)。主要有以下內(nèi)容:
　　采用分析力學(xué)中的拉格朗日方程為Acrobot系統(tǒng)建立理想情況下的精確數(shù)學(xué)模型,在平衡點(diǎn)附近進(jìn)行近似線性化,并采用“必要條件法”在Matlab/Simulink環(huán)境下驗(yàn)證所建立系統(tǒng)模型的正確性。
　　為Acrobot系統(tǒng)分別設(shè)計(jì)基于單一控制器的控制策略和基于切換控制器的控制策略的鎮(zhèn)定控制器。基于單一控制器控制策略采用Backstepping實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)鎮(zhèn)定控制

3、;在基于切換控制器控制策略中,起擺控制器采用李雅普諾夫理論實(shí)現(xiàn),平衡控制器采用線性二次型最優(yōu)控制理論實(shí)現(xiàn)。在Matlab/Simulink環(huán)境下進(jìn)行兩種控制器的有效性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
　　由于Acrobot系統(tǒng)的參數(shù)具有嚴(yán)重的分布不均勻特性,很難通過理論計(jì)算獲得實(shí)際Acrobot系統(tǒng)的參數(shù),需要通過參數(shù)辨識(shí)獲得系統(tǒng)參數(shù),本文采用UKF對(duì)Acrobot系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)過程。
　　最后,本文在基于dSPACE的Acrobot半實(shí)物仿真