不确定性机器人系统高精度轨迹跟踪

摘要

本论文以具有不确定性完整动力学模型的机器人系统为研究对象，重点探讨了基于非线性PID(PD)、自适应控制和鲁棒补偿的各种控制策略，理论证明了各种控制策略的系统稳定性(甚至是半全局渐近稳定性)；数值仿真验证了所提出的控制策略的有效性。 本论文首先介绍了机器人的发展简史和机器人控制方法，然后对机器人的模型和有关数学知识进行了阐述，紧接着探讨了非线性PID滑模变结构控制；然后探讨了基于非线性PD+前馈结构不确定机器人的补偿控制方案，基本思想都是通过引入前馈项以减小机器人系统的集中不确定性，通过引入非线性PD项将机器人系统的集中不确定性上界约束函数简化；然后用鲁棒补偿控制技术对机器人系统的集中不确定性进行补偿；最后提出了不完全依赖模型的滑模分散控制和鲁棒非线性PD跟踪控制策略，严格证明了系统的半全局渐近稳定性。 最后一章得出了本文的结论与预期的研究展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1机器人的定义

1.2机器人发展概述

1.3机器人系统构成及控制方法

1.4机器人鲁棒控制方法概述

1.4.1鲁棒控制方法

1.4.2反馈线性化控制方法

1.4.3变结构控制方法

1.4.4鲁棒自适应控制方法

1.5本课题研究的意义

1.6本论文的结构安排

第二章预备知识

2.1数学知识

2.2控制理论基本概念

2.3数值仿真

2.4机器人的数学模型

2.5仿真模型的建立

2.6本章小结

第三章不确定机器人的非线性PID变结构控制

3.1引言

3.2变结构控制基本理论

3.2.1变结构控制的定义

3.2.2变结构控制的品质

3.3不确定机器人的非线性PID变结构控制器设计

3.4数值仿真

3.5本章小结

第四章基于非线性PD+前馈结构的鲁棒自适应控制

4.1引言

4.2机器人鲁棒自适应控制理论

4.2.1机器人的自适应控制理论

4.2.2机器人的鲁棒控制理论

4.2.3机器人的鲁棒自适应控制理论

4.3非线性PD+前馈鲁棒自适应控制器的设计

4.3.1非线性PD+前馈鲁棒控制器的设计

4.3.2非线性PD加前馈鲁棒自适应控制器的设计

4.4数值仿真

4.4.1非线性PD加前馈鲁棒控制器的仿真

4.4.2非线性PD+前馈鲁棒自适应控制器的仿真

4.5本章小结

第五章不完全依赖模型的控制策略

5.1机器人滑模分散控制

5.1.1引言

5.1.2机器人滑模分散控制器设计

5.1.3数值仿真

5.2不确定性机器人鲁棒非线性PD跟踪控制

5.2.1引言

5.2.2不确定性机器人鲁棒非线性PD跟踪控制的设计

5.2.3数值仿真

5.3本章小结

第六章总结与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文