一類機器人系統(tǒng)的切換控制設計.pdf

1、本論文的研究對象是一類二自由度機器人，它是由兩個電機控制的二自由度平面倒立擺系統(tǒng)。設計過程中應用了切換的方法，目的是擴大系統(tǒng)的旋臂轉(zhuǎn)角和擺桿轉(zhuǎn)角的初始位置，并最終控制倒立擺的擺桿轉(zhuǎn)角處于豎直位置，本文的主要工作包括如下幾個方面:
　　(1)分析了二自由度機器人的系統(tǒng)組成及工作原理，建立了笛卡爾坐標系，應用拉格朗日動力學原理建立了機器人系統(tǒng)的非線性動力學模型，針對建立好的非線性動力學模型，在機器人的不同擺桿轉(zhuǎn)角處進行了線性化處理，得

2、到了系統(tǒng)在不同擺桿轉(zhuǎn)角處的線性化模型。
　　(2)用Backstepping方法設計了控制器，并應用到系統(tǒng)的線性化模型中，使倒立擺的擺桿保持在豎直位置。然后在設計的Backstepping控制器的虛擬控制中加入了積分項，設計了積分型Backstepping控制器，并把設計的控制器應用到系統(tǒng)的線性化模型中，分析了系統(tǒng)在加入積分作用之后的控制效果。
　　(3)把設計的Backstepping控制器的擺桿轉(zhuǎn)角中加入模型誤差估計器，

3、來估計外部干擾，設計了自適應Backstepping控制器，接著又把積分項加入到自適應Backstepping控制器中，并在設計的積分型自適應Backstepping控制器中考慮干擾的影響，仿真分析了控制效果。
　　(4)把在不同擺桿轉(zhuǎn)角處設計的Backstepping控制器看成子控制器，用切換的方法將其結(jié)合設計了三種切換控制器，并把設計的這三種控制器控制的旋臂轉(zhuǎn)角和擺桿轉(zhuǎn)角進行對比，分析控制效果。接著把設計的自適應Backste