兩連桿機(jī)械臂迭代學(xué)習(xí)控制的設(shè)計(jì)與仿真研究.pdf

1、非線性系統(tǒng)的控制問題一直是控制領(lǐng)域中的熱點(diǎn)以及難點(diǎn)問題。眾所周知，非線性時(shí)變系統(tǒng)極為難于控制，即使利用現(xiàn)代控制理論也難以設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目刂破?。但對于具有重?fù)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的系統(tǒng)，如機(jī)械臂的操作，迭代學(xué)習(xí)控制(ILC)是解決這一類系統(tǒng)簡單而有效的方法，它能提高被控對象的運(yùn)動(dòng)軌跡在有限時(shí)間區(qū)間上沿整個(gè)期望軌跡的跟蹤精度。 本文針對兩連桿機(jī)械臂這一非線性模型，分別對D型、P型和A型三種不同的迭代學(xué)習(xí)控制方法設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)律，通過對各自學(xué)習(xí)律收斂條件的

2、分析，選擇合適的學(xué)習(xí)增益，完成控制器的設(shè)計(jì)。并在此基礎(chǔ)上，對三種學(xué)習(xí)控制算法的收斂性和對應(yīng)學(xué)習(xí)律下系統(tǒng)的魯棒性進(jìn)行了仿真分析。旨在研究三種不同迭代學(xué)習(xí)控制算法的性能及其在兩連桿機(jī)械臂系統(tǒng)中的應(yīng)用。 從仿真結(jié)果中可以看出，D型迭代學(xué)習(xí)控制和A型數(shù)據(jù)采樣迭代學(xué)習(xí)控制很好的滿足了收斂性和跟蹤精度的要求，且收斂速度較快，在存在初始偏差、動(dòng)態(tài)擾動(dòng)和輸出測量噪聲的情況下，也具有較好的魯棒性，進(jìn)而驗(yàn)證了其算法的有效性。與這兩種迭代學(xué)習(xí)控制相比

3、，P型迭代學(xué)習(xí)控制的收斂條件更加嚴(yán)苛，收斂性和魯棒性較差，而且收斂速度比以上兩種控制方法要慢得多。 考慮到兩連桿機(jī)械臂的實(shí)際執(zhí)行過程，D型迭代學(xué)習(xí)控制并不能達(dá)到仿真結(jié)果中的效果。原因在于，從學(xué)習(xí)律的構(gòu)成來看，D型學(xué)習(xí)律利用的是前一次輸出誤差信號的導(dǎo)數(shù)信號來構(gòu)造學(xué)習(xí)律，因此很容易引入噪聲，從而降低其有效性；而P型和A型迭代學(xué)習(xí)控制在學(xué)習(xí)律的構(gòu)造上不存在求導(dǎo)的問題，能有效抑制噪聲。但A型迭代學(xué)習(xí)控制的性能比D型和P型學(xué)習(xí)控制要好得多