本文關(guān)鍵詞：平面Acrobot的運(yùn)動(dòng)特性分析及控制方法研究　出處：《中南大學(xué)》2013年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：本論文在對(duì)平面Acrobot進(jìn)行建模的基礎(chǔ)上,通過分析平面Acrobot的內(nèi)在運(yùn)動(dòng)特性,提出了基于系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)約束的控制策略,有效克服了平面欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)難于穩(wěn)定的問題,為欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)控制提供新的思路。 首先,采用拉格朗日力學(xué)方程建立平面Acrobot的動(dòng)力學(xué)模型,并通過分析系統(tǒng)的可控性能,闡述了系統(tǒng)的控制難點(diǎn)。 然后,對(duì)平面Acrobot的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行分析。通過對(duì)欠驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行積分,分別得到系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)連桿和被動(dòng)連桿的角度之間和角速度之間的約束關(guān)系。并根據(jù)這種約束關(guān)系,提出任意姿態(tài)可達(dá)的判斷條件。同時(shí),給出了末端點(diǎn)位置坐標(biāo)的計(jì)算方法,得到了系統(tǒng)末端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡,此軌跡更進(jìn)一步說(shuō)明了在一般情況下,系統(tǒng)具有任意姿態(tài)可達(dá)的特性。 接著,基于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)約束關(guān)系設(shè)計(jì)控制策略�？刂撇呗栽O(shè)計(jì)分為兩步：第一步,基于角度約束關(guān)系和末端點(diǎn)位置,利用整數(shù)規(guī)劃型粒子群算法,得到同時(shí)滿足系統(tǒng)精度要求和快速性要求的控制角度目標(biāo)值；第二步,利用驅(qū)動(dòng)連桿的角度和角速度目標(biāo)值,構(gòu)造李雅普諾夫函數(shù)設(shè)計(jì)控制器實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)連桿的姿態(tài)控制,同時(shí)利用平面Acrobot特有的運(yùn)動(dòng)約束關(guān)系連帶實(shí)現(xiàn)被動(dòng)連桿的姿態(tài)控制,從而最終使系統(tǒng)穩(wěn)定在目標(biāo)位置。 最后采用最大不變集原理對(duì)控制策略的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)化算法和控制策略的正確性和有效性。
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP13;TH113

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1335696