面向外骨骼機器人的空心杯電機位置伺服控制研究.pdf

1、近年來，機器人行業(yè)發(fā)展迅速，機器人逐漸應(yīng)用于各行各業(yè)，其中外骨骼機器人發(fā)展尤為迅速，成為時下研究熱點?？招谋姍C因其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、效率高、控制簡單及穩(wěn)定性好等特點，作為驅(qū)動電機廣泛運用于外骨骼機器人中。但是，目前空心杯電機系統(tǒng)仍然面臨電機參數(shù)不確定及外部擾動等因素的影響。這些亟待解決的問題必然會影響到外骨骼機器人系統(tǒng)的性能，甚至影響到外骨骼機器人的穩(wěn)定性。因此，本文從以下幾個方面展開了研究：
　　1．在分析導(dǎo)致電機參數(shù)

2、不確定性原因的基礎(chǔ)上，研究了電機參數(shù)不確定性及外界擾動對空心杯電機系統(tǒng)性能的影響，提出了位置環(huán)加速度環(huán)的雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對空心杯電機的位置伺服控制。首先研究了外骨骼機器人系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及空心杯電機驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)了空心杯電機在三相靜止坐標(biāo)系和兩相坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上研究了空心杯電機矢量控制系統(tǒng)，分析了 SVPWM調(diào)制算法原理。
　　2．設(shè)計了基于自適應(yīng)反步控制的空心杯電機速度控制器和參數(shù)自適應(yīng)律，并從理論上證明了采

3、用自適應(yīng)反步控制器和參數(shù)自適應(yīng)律的空心杯電機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對基于自適應(yīng)反步控制的空心杯電機系統(tǒng)速度環(huán)進行仿真，仿真結(jié)果表明：在部分參數(shù)不確定和外部擾動的情況下，采用基于自適應(yīng)反步控制的速度控制器能使空心杯電機控制系統(tǒng)的實際轉(zhuǎn)速及時跟蹤并穩(wěn)定在期望轉(zhuǎn)速，且抗擾動能力強，從而驗證了算法的有效性。
　　3．設(shè)計了基于自抗擾控制的空心杯電機位置控制器，抑制了參數(shù)變化及外界擾動對空心杯電機系統(tǒng)位置環(huán)的影響。在基于自適應(yīng)反步控制的速度環(huán)的基礎(chǔ)