發(fā)布時間：2017-04-02 18:05

  本文關(guān)鍵詞：全方位移動康復(fù)訓(xùn)練機器人容錯控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：當今時代,下肢患有運動性障礙病者日漸增多。在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里,除了手術(shù)藥物治療方法,醫(yī)療服務(wù)型機器人的應(yīng)用也越來越廣泛,其中新式樣下肢康復(fù)機器人已經(jīng)被普遍應(yīng)用到運動功能性患者的康復(fù)訓(xùn)練中。然而康復(fù)機器人在實際使用過程中,某個執(zhí)行電機由于類似電機驅(qū)動力不足、執(zhí)行器組件老化等使得輪子產(chǎn)生故障而導(dǎo)致運動受到擾動,所以解決步行器的安全可靠性問題十分有必要性。因為訓(xùn)練過程中會發(fā)生不可避免的安全失效,使步行器無法跟蹤指定的路線,影響訓(xùn)練者的安全。本文中所研究的全方位移動康復(fù)訓(xùn)練機器人的四個輪子分別由四個電機驅(qū)動,針對其中一個執(zhí)行器發(fā)生故障失效時,設(shè)計運動學(xué)和動力學(xué)相結(jié)合的容錯控制器。首先,分析全方位移動康復(fù)訓(xùn)練機器人結(jié)構(gòu)特點,分析了判定控制系統(tǒng)穩(wěn)定性定理及定義,包括Lyapunov直接法、反演控制器原理和Barbalat引理。其次,建立了全方位移動康復(fù)訓(xùn)練機器人運動學(xué)模型,在該模型的基礎(chǔ)上提出了反演控制器設(shè)計,通過Lyapunov函數(shù)及回饋數(shù)據(jù)得出輸入控制率,然后根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)來判斷系統(tǒng)已達到全局意義下漸進穩(wěn)定性,通過設(shè)計的速度控制,保證運動康復(fù)機器人沿著之前設(shè)計的軌跡進行跟蹤,并進行仿真來證明設(shè)計控制器的有效可靠性。最后,建立系統(tǒng)的動力學(xué)模型,設(shè)計輸入控制律,假設(shè)全方位移動康復(fù)機器人在康復(fù)訓(xùn)練中某一個輪子發(fā)生故障時的情形。對該模型采取的自適應(yīng)模糊滑�？刂扑惴ㄊ腔诨？刂频聂敯粜院妥赃m應(yīng)模糊控制消除抖振能力。在全局坐標系下分離故障執(zhí)行器,通過容錯控制器的控制作用使康復(fù)機器人的跟蹤誤差達到漸進穩(wěn)定,仿真結(jié)果充分的驗證了在執(zhí)行器失效的情況下,證明了使用本文設(shè)計的控制器可以使全方位康復(fù)移動機器人對預(yù)設(shè)軌跡實行穩(wěn)定跟蹤。
【關(guān)鍵詞】：康復(fù)訓(xùn)練機器人 軌跡跟蹤 執(zhí)行器故障 容錯控制 控制律
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 容錯控制原理及設(shè)計方法9-13
• 1.2.1 被動容錯控制11-12
• 1.2.2 主動容錯控制技術(shù)12-13
• 1.3 機器人容錯控制的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容及其安排14-15
• 第2章 控制系統(tǒng)設(shè)計原理15-20
• 2.1 Lyapunov第二法15-17
• 2.2 Backstepping控制器設(shè)計的基本原理17-19
• 2.3 Barlalat原理19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第3章 全方位移動機器人的運動學(xué)軌跡跟蹤控制20-30
• 3.1 全方位訓(xùn)練機器人結(jié)構(gòu)20-21
• 3.2 全方位訓(xùn)練機器人運動學(xué)模型21-22
• 3.3 全方位移動機器人軌跡跟蹤控制律設(shè)計22-24
• 3.4 仿真與分析24-29
• 3.5 本章小結(jié)29-30
• 第4章 全方位移動康復(fù)訓(xùn)練機器人容錯控制30-50
• 4.1 全方位移動康復(fù)訓(xùn)練機器人的動力學(xué)模型30-32
• 4.2 故障類型分析32-34
• 4.3 自適應(yīng)模糊滑�？刂破髟O(shè)計34-42
• 4.3.1 自適應(yīng)模糊控制原理34-36
• 4.3.2 滑�？刂圃�36-37
• 4.3.3 滑模消抖方法37-38
• 4.3.4 滑�？刂破鞯脑O(shè)計38-40
• 4.3.5 自適應(yīng)模糊滑�？刂破髟O(shè)計40-42
• 4.4 仿真實例42-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第5章 結(jié)論50-51
• 參考文獻51-54
• 在學(xué)研究成果54-55
• 致謝55

【參考文獻】

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本文編號：282906