Acrobot系統(tǒng)動態(tài)伺服控制研究.pdf

1、伴隨著太空，航海等應(yīng)用中一系列問題的出現(xiàn)，欠驅(qū)動系統(tǒng)成為控制理論的研究熱點(diǎn)之一。欠驅(qū)動系統(tǒng)是一種特殊的非線性系統(tǒng)，它的特點(diǎn)是驅(qū)動數(shù)目少于系統(tǒng)自由度數(shù)目，適合于對質(zhì)量和能源敏感的領(lǐng)域，因此對欠驅(qū)動系統(tǒng)控制問題的研究具有重要意義。
　　本文以Acrobot這一基準(zhǔn)欠驅(qū)動機(jī)械系統(tǒng)為對象，研究了它的動態(tài)伺服控制問題。它使得系統(tǒng)可以用部分的執(zhí)行器來近似完成全驅(qū)動任務(wù)，這可以增加系統(tǒng)的可靠性和靈活性，對這類問題的研究有助于擴(kuò)展欠驅(qū)動系統(tǒng)的應(yīng)用

2、領(lǐng)域。
　　本文首先采用拉格朗日方程建立了Acrobot的動力學(xué)模型，并在Simulink中搭建了系統(tǒng)的仿真模型，基于“必要條件法”從定性和定量的角度對模型進(jìn)行了驗(yàn)證。給出了動態(tài)伺服的數(shù)學(xué)定義，并根據(jù)動態(tài)伺服的控制目標(biāo)，通過與單擺運(yùn)動規(guī)律的比較，找到了一個特殊的周期軌道，將動態(tài)伺服控制問題轉(zhuǎn)化成為對系統(tǒng)機(jī)械能和擺桿擺角的鎮(zhèn)定問題。
　　然后，基于Lyapunov穩(wěn)定性理論及部分反饋線性化方法，本文給出了三種控制方案來實(shí)現(xiàn)單一

3、輸入控制雙輸出，分別為單閉環(huán)方案、積分型雙環(huán)方案和近似微分型雙環(huán)方案。數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了所提控制算法的有效性。
　　接著，本文研制了一套Acrobot實(shí)物裝置，共包括三個部分：機(jī)械本體，電氣平臺和控制軟件。針對系統(tǒng)的理論結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了同步帶傳動的實(shí)現(xiàn)方式，將電機(jī)置于兩桿根部，穩(wěn)定可靠；電氣平臺中設(shè)計(jì)了兩套并行控制裝置：PLC和嵌入式系統(tǒng)，本文采用PC+嵌入式系統(tǒng)方案，兩者之間通過RS232接口通信。嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動控制功能