欠驅動水平機械臂滑模變結構控制研究.pdf

1、欠驅動機械臂系統是一種典型的二階非完整約束動力學系統，屬于非完全可控系統<'[1]>。一般的光滑反饋控制方法對這樣的系統是無效的，其運動控制與運動規(guī)劃比一般的全驅動機械臂系統困難得多，難以找到一種通用的、效果較好的控制方法。因此，欠驅動機械臂系統的控制問題已經引起了世界范圍內學術界的高度重視和廣泛關注。分層滑?？刂评碚撌墙陙硇鲁霈F的一種滑?？刂品椒ǎ梅謱铀枷雽Ⅱ寗雨P節(jié)和非驅動關節(jié)的滑模面分別設計，可將該思想與非完整約束的機械臂系統

2、相結合，實現欠驅動機械臂的有效控制。 本文以分層滑模控制理論為基礎，以二自由度欠驅動水平機械臂為研究對象開展了以下研究工作： 首先，全面的介紹了非完整約束動力學系統的概念及其發(fā)展研究的過程和現狀，并對典型的非完整約束系統進行了分析。在此基礎上介紹了二自由度欠驅動水平機械臂的分層滑模變結構控制器的設計方法，對其李雅普諾夫意義下的漸近穩(wěn)定性進行了理論證明并實現了其位置控制。 其次，利用遺傳算法實現了分層滑?？刂破鲄?/p>

3、的設計，并提出動態(tài)時變交叉和變異算子方法，一方面提高了遺傳算法的收斂速度，且使控制器參數進一步優(yōu)化。 再次，針對滑?？刂拼嬖凇岸墩瘛钡碾y題，將神經網絡與滑?？刂葡嘟Y合，設計了RBF神經網絡分層滑?？刂破鳌Ｌ岢鐾ㄟ^混合編碼的方法提高RBF神經網絡遺傳優(yōu)化的效率，并利用自適應遺傳算法實現了RBF神經網絡的結構和參數優(yōu)化，解決了滑?？刂频摹岸墩瘛焙涂刂破鞯姆€(wěn)態(tài)誤差問題。 最后，為提高控制器抗干擾能力，將反步設計法與分層滑?？刂?/p>