考慮參數(shù)不確定性和外界擾動(dòng)的Acrobot魯棒控制設(shè)計(jì).pdf

1、Acrobot是一類具有二階非完整約束的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，它是一個(gè)在垂直平面上運(yùn)動(dòng)的兩桿機(jī)器人，有兩個(gè)自由度但只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，它的控制目標(biāo)是從垂直向下的穩(wěn)定平衡點(diǎn)搖起到垂直向上的不穩(wěn)定平衡點(diǎn)，并最終平衡在這個(gè)不穩(wěn)定平衡點(diǎn)上。 由于Acrobot具有高度的非線性特性，在實(shí)際控制設(shè)計(jì)中存在參數(shù)不確定性和外界擾動(dòng)的影響，使得傳統(tǒng)的控制方法難以滿足實(shí)際控制的需要，因此，需要提出能有效克服這種不確定性影響的Acrobot魯棒控制方法。本論

2、文針對(duì)Acrobot實(shí)際控制中的魯棒控制問(wèn)題，提出不僅考慮模型參數(shù)不確定性，而且能有效抑制外界擾動(dòng)的魯棒控制方法。 首先，基于拉格朗日方程建立Acrobot的動(dòng)學(xué)力模型，通過(guò)分析Acrobot的結(jié)構(gòu)特性，確定參數(shù)不確定性和外界擾動(dòng)的攝動(dòng)形式和范圍，在此基礎(chǔ)上提出不確定性情況下的Acrobot模型。 其次，將Acrobot的整個(gè)運(yùn)動(dòng)空間重新進(jìn)行定義為搖起區(qū)和平衡區(qū)。通過(guò)把搖起區(qū)分成能量?jī)?chǔ)存階段和自由運(yùn)動(dòng)階段兩個(gè)子區(qū)間，來(lái)設(shè)

3、計(jì)對(duì)模型參數(shù)攝動(dòng)具有魯棒性的搖起控制器，完成能量的遞增過(guò)程；當(dāng)系統(tǒng)能量達(dá)到進(jìn)入平衡區(qū)時(shí)的能量條件時(shí)，控制輸入為零，使Acrobot作自由運(yùn)動(dòng)；在平衡區(qū)，確定參數(shù)不確定性條件下的線性化模型，依據(jù)H∞控制方法，基于線性矩陣不等式得到Acrobot可實(shí)現(xiàn)魯棒鎮(zhèn)定的充分條件，通過(guò)求解相應(yīng)的線性矩陣不等式來(lái)設(shè)計(jì)平衡鎮(zhèn)定控制器。 最后，針對(duì)Acrobot同時(shí)存在參數(shù)不確定性和外界擾動(dòng)的情形，提出具有魯棒鎮(zhèn)定和干擾抑制的魯棒控制設(shè)計(jì)方法。在搖