步行機(jī)器人系統(tǒng)魯棒控制器的分析及研究.pdf

1、機(jī)器人的控制問(wèn)題無(wú)論在理論界還是工程界多年來(lái)一直備受人們關(guān)注。機(jī)器人不僅是一個(gè)十分復(fù)雜的時(shí)變、強(qiáng)耦合、高度非線性系統(tǒng)，而且實(shí)際上還存在諸多不確定因素，諸如測(cè)量誤差、摩擦、負(fù)載變化、隨機(jī)擾動(dòng)及未建模動(dòng)態(tài)等，因此無(wú)法得到完整的、精確的機(jī)器人系統(tǒng)模型。在機(jī)器人軌跡跟蹤過(guò)程中，也存在系統(tǒng)元件故障引起機(jī)器人結(jié)構(gòu)變化及運(yùn)動(dòng)軌跡逆解求取的實(shí)時(shí)性等問(wèn)題。對(duì)于高速、高精度、高性能機(jī)器人系統(tǒng)而言，這些不確定因素嚴(yán)重影響其控制品質(zhì)，為此研究不確定機(jī)器人的控制

2、問(wèn)題具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 魯棒控制問(wèn)題則恰恰是其中的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。我們必須面對(duì)機(jī)器人大量不確定性因素的存在，而魯棒控制正是以具有不確定性的系統(tǒng)為研究對(duì)象的控制技術(shù)。因此，研究具有不確定性機(jī)器人的魯棒控制問(wèn)題就具有十分重要的理論和實(shí)踐意義。 首先，本文針對(duì)雙足步行機(jī)器人進(jìn)行基礎(chǔ)性的研究工作，建立了七連桿步行機(jī)器人的簡(jiǎn)化模型。基于齊次坐標(biāo)變換理論對(duì)雙足步行機(jī)器人進(jìn)行了正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)建模。在運(yùn)動(dòng)學(xué)建模的基礎(chǔ)上，基于拉格朗

3、日動(dòng)力學(xué)方程推導(dǎo)雙足機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)方程。 接著，系統(tǒng)地梳理了當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)的幾類控制策略，分析比較了各自的有缺點(diǎn)。 然后，針對(duì)外部干擾難以測(cè)量的不確定機(jī)器人系統(tǒng)，采用一種改進(jìn)后的機(jī)器人魯棒控制策略，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提控制方案的有效性。針對(duì)魯棒控制策略雖然可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是不能獲得良好的暫態(tài)性能，并且不確定性的上界難以獲知的缺點(diǎn)，探討一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒控制器。它將魯棒控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)構(gòu)成自適應(yīng)控制系統(tǒng)