基于迭代學(xué)習(xí)算法的機(jī)械臂系統(tǒng)軌跡跟蹤控制研究.pdf

1、非線性系統(tǒng)的控制問題一直是控制領(lǐng)域中的熱點(diǎn)以及難點(diǎn)問題。眾所周知，非線性系統(tǒng)極難控制，即使利用現(xiàn)代控制理論也難以設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目刂破?。但對于具有重?fù)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的非線性系統(tǒng)，如機(jī)械臂的重復(fù)操作，迭代學(xué)習(xí)控制(Iterative Learning Control)是解決這一類系統(tǒng)簡單而有效的方法，它能提高被控對象的運(yùn)動(dòng)軌跡在有限時(shí)間區(qū)間上沿整個(gè)期望軌跡的跟蹤精度。
　　論文針對平面二自由度機(jī)械臂這一非線性模型，從改善迭代學(xué)習(xí)控制的魯棒性，增

2、強(qiáng)其工程實(shí)用性的角度出發(fā)，首先應(yīng)用D型迭代學(xué)習(xí)控制方法設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)律，驗(yàn)證了迭代學(xué)習(xí)控制對于諸如二自由度機(jī)械臂系統(tǒng)等具有重復(fù)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的被控對象具有很好的控制效果。其次，由于實(shí)際系統(tǒng)大都存在初態(tài)偏移，并且隨著迭代次數(shù)的增加，算法自身不能消除初態(tài)偏移的影響，系統(tǒng)輸出不能跟蹤期望軌跡，為此，在原D型學(xué)習(xí)律的基礎(chǔ)上，增加初態(tài)學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)帶初態(tài)學(xué)習(xí)的D型迭代學(xué)習(xí)控制律，此法雖然消除了初態(tài)偏移對軌跡跟蹤效果的影響，但是算法收斂速度卻受到嚴(yán)重影響，同樣限制

3、了其實(shí)際應(yīng)用。在論文最后，考慮指數(shù)變增益的D型學(xué)習(xí)律在收斂速度上的良好表現(xiàn)，再結(jié)合初態(tài)學(xué)習(xí)，得到帶初態(tài)學(xué)習(xí)的指數(shù)變增益D型迭代學(xué)習(xí)律，在消除初態(tài)偏移對跟蹤性能影響的同時(shí)，又改善了算法的收斂速度。
　　在對迭代學(xué)習(xí)律進(jìn)行研究改進(jìn)的同時(shí)，以平面二自由度機(jī)械臂為被控對象，應(yīng)用軟件Matlab進(jìn)行仿真分析，仿真結(jié)果中可見，采用D型迭代學(xué)習(xí)控制，軌跡跟蹤誤差隨著迭代次數(shù)的增加而逐漸減少，直至實(shí)現(xiàn)完全跟蹤;而在人為設(shè)定初態(tài)偏差后，系統(tǒng)輸出雖然