控制系统数字仿真与CAD 第3版 教学课件 作者 张晓华 主编 7.一类欠驱动机械系统基于滑模的变结构控制.PDFVIP

第26 卷第6 期 东 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Vol 26 ,No. 6 2 0 0 5 年 6 月 Journal of Northeastern University (Natural Science) J un. 2 0 0 5 文章编号 : (2005) 一类欠驱动机械系统基于滑模的变结构控制 郑 　艳1 ,2 , 朱 　媛2 ,3 , 井元伟1 ,2 ( 1. 东北大学 教育部暨辽宁省流程工业综合自动化重点实验室 , 辽宁 沈阳　110004 ; 2. 东北大学 信息科学与工程学院 , 辽宁 沈阳　110004 ; 3. 东北空中交通管理局 通信网络公司 , 辽宁 沈阳　110043) 摘 　　　要 : 针对体操机器人这种欠驱动机械系统设计了滑模变结构控制律 ,变结构控制中采用 了一种改进的指数趋近律 仿真结果表明对线性化模型所设计的变结构控制器应用在非线性系统 · 中 ,仍能使机器人系统实现稳定 与极点配置方法相比较 ,采用滑模变结构控制方法设计的平衡控 · ( ) 制器可使机器人系统具有更大的稳定范围 吸引域 和更强的鲁棒性 改进的指数趋近律可有效地 · 降低变结构控制中所产生的抖动 ,并使系统迅速达到平衡稳定状态 · 关 　键 　词 : 欠驱动系统 ;体操机器人 ;变结构控制 ;趋近律 ;吸引域 中图分类号: TP 13 　　　文献标识码 : A 欠驱动机械系统是一类所含驱动器数目少于 应用 本文针对体操机器人在鲁棒控制方面的要 · 系统自由度的非线性系统 ,它能用较少的驱动器 求 ,选择了变结构控制方法设计平衡控制器 变结 · 完成复杂的任务 本文讨论的在垂直平面上运动 构控制中采用了一种改进的指数趋近律[8 ] , 既保 · 的机器人 两杆体操机器人 ,就属于这类欠驱 留了滑模变结构控制器良好的鲁棒性 ,又有效地 动机械系统 由于欠驱动机器人不是所有关节都 降低了系统抖动 所设计的平衡控制器吸引域也 · · 有驱动装置 ,从而增大了控制的难度 但由于系统 · 较极点配置方法更大 仿真结果证明了该控制器 · 中驱动装置少 ,使机器人体积小、重量轻、成本低、 的有效性 · 耗能少 ,而成为近年来研究的热点 · 机器人系统本身的高度非线性及运动过程中 1 　体操机器人的数学模型 的大量随机干扰和摄动 ,使常规的控制方法在完 根据拉格朗日方程 ,可以求得机器人系统的 成高速高精度的运动控制时显得不足 , 因此鲁棒 动力学方程为 控制在机器人控制系统的研究中具有更重要的意 ( ) ( ) ( ) τ ( )