| 【中文题名】 | 欠驱动机械臂分层滑模模糊控制研究 |
| 【英文题名】 | Hierarchical Sliding Mode Fuzzy Control for Robots with Underactuated Joints |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 欠驱动,滑模控制,模糊控制,机械臂,, |
| 【英关键词】 | underactuated,sliding-mode control,fuzzy control,manipulator, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机械手> |
| 【论文摘要】 |
欠驱动系统是一类控制输入数目少于系统广义坐标变量(或自由度)数目的非线性系统。它是由驱动关节和非驱动关节组成的，由驱动关节通过动力学耦合关系带动非驱动关节完成所需的动作。由于非驱动关节的存在，系统属于非完全可控系统，一般的光滑反馈控制方法对这样的系统是无效的，其运动控制比一般的机器人要困难得多。本文主要针对欠驱动系统这些控制上的困难，将模糊控制和滑模控制相结合，研究了分层滑模模糊的控制方法。
本文主要以欠驱动水平两关节机械臂为研究对象，采用拉格朗日力学方法建立了系统的动力学模型。同时采用分层滑模控制的思想，将系统分成代表驱动关节和非驱动关节的两个子系统，设计系统总的滑模函数。为了消除系统的抖动，引入边界层的概念，在边界层内，用基于滑模理论的模糊控制器代替滑模控制器。并采用模糊推理根据系统的状态实时地调节各子系统在系统控制中的作用和各子系统滑模面的斜率，以提高系统的动态性能。
进行仿真研究，与分层滑模控制方法进行比较，仿真结果证明了分层滑模模糊的控制方法改善了欠驱动水平两关节机械臂系统的动态性能，同时减弱了滑模控制的抖动。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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ABSTRACT |
6-10 |
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第1章 绪论 |
10-18 |
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1.1 欠驱动系统简介 |
10-11 |
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1.2 欠驱动系统控制研究 |
11-15 |
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1.2.1 国内外研究简介 |
11-12 |
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1.2.2 控制技术研究动态 |
12-15 |
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1.3 课题研究的目的和意义 |
15-17 |
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1.4 本文主要研究内容 |
17-18 |
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第2章 欠驱动机械臂动力学模型 |
18-28 |
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2.1 概述 |
18-19 |
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2.2 动力学模型建立 |
19-27 |
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2.2.1 拉格朗日动力学 |
19-21 |
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2.2.2 欠驱动机械臂动力学模型建立 |
21-27 |
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2.3 本章小结 |
27-28 |
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第3章 分层滑模控制原理及应用 |
28-39 |
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3.1 滑模控制的基本理论 |
28-32 |
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3.1.1 滑模控制的基本概念 |
28-29 |
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3.1.2 滑模控制原理 |
29-32 |
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3.2 分层滑模控制的基本原理 |
32-36 |
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3.2.1 分层滑模控制的思想 |
33-35 |
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3.2.2 分层滑模控制规律设计 |
35-36 |
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3.3 分层滑模控制在欠驱动水平机械臂上的应用 |
36-38 |
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3.4 本章小结 |
38-39 |
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第4章 欠驱动机械臂分层滑模模糊控制 |
39-63 |
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4.1 模糊控制基本理论 |
40-47 |
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4.1.1 模糊逻辑系统的构成 |
40-41 |
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4.1.2 模糊控制器的设计 |
41-44 |
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4.1.3 模糊推理的基本原理 |
44-47 |
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4.2 滑模面调节原理 |
47-53 |
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4.2.1 子系统滑模面模糊推理 |
47-50 |
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4.2.2 总系统滑模面模糊推理 |
50-53 |
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4.3 滑模模糊控制原理 |
53-58 |
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4.3.1 利用滑模原理分析模糊控制 |
53-57 |
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4.3.2 滑模模糊控制思想 |
57-58 |
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4.4 欠驱动系统的分层滑模模糊控制 |
58-62 |
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4.5 本章小结 |
62-63 |
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第5章 欠驱动机械臂控制系统仿真 |
63-74 |
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5.1 分层滑模控制器设计及仿真 |
63-68 |
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5.2 分层滑模模糊控制器设计及仿真 |
68-73 |
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5.3 本章小结 |
73-74 |
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结论 |
74-75 |
|
参考文献 |
75-81 |
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攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
81-82 |
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致谢 |
82-83 |
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附录 A |
83 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.384887 |
