本文關(guān)鍵詞：全方向康復(fù)步行訓(xùn)練機器人的輸入輸出線性化跟蹤控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在人口老齡化問題日益嚴重、肢體損傷和步行障礙患者逐年增多的背景下,發(fā)展康復(fù)步行訓(xùn)練機器人已成為迫切需要�？祻�(fù)步行訓(xùn)練機器人是一個典型的多變量、強耦合的非線性系統(tǒng),一方面在跟蹤過程中存在X軸、Y軸和方向角各軌跡之間的強耦合問題,另一方面存在摩擦力、參數(shù)變化、負載變化和其他不確定干擾,使得康復(fù)步行訓(xùn)練機器人系統(tǒng)很難獲得精確的跟蹤效果。目前關(guān)于康復(fù)步行訓(xùn)練機器人軌跡跟蹤已有很多研究成果,但是卻忽略了速度跟蹤,而速度跟蹤能實現(xiàn)病人的運動強度,對步行能力的康復(fù)具有重要意義。本論文將采用輸入輸出線性化方法,針對一種全方向康復(fù)步行訓(xùn)練機器人,解決運動速度和運動軌跡同時跟蹤的控制問題,主要研究內(nèi)容如下:在全方向康復(fù)步行訓(xùn)練機器人模型的基礎(chǔ)上,采用輸入輸出線性化方法,利用全方向康復(fù)步行訓(xùn)練機器人的運動學(xué)和動力學(xué)模型解析推導(dǎo)出四輪轉(zhuǎn)速與其驅(qū)動力間的解耦狀態(tài)方程;設(shè)計速度跟蹤控制器,實現(xiàn)各驅(qū)動輪運動速度的解耦控制;速度控制器結(jié)合非線性反饋控制律,實現(xiàn)了全方向康復(fù)步行訓(xùn)練機器人對運動軌跡的跟蹤;仿真實驗驗證了提出的跟蹤控制算法,解決了傳統(tǒng)跟蹤過程中不能同時實現(xiàn)運動速度和運動軌跡跟蹤問題。針對全方向康復(fù)步行訓(xùn)練機器人在使用中會遇到各種不確定性和外界干擾的問題,設(shè)計了一種干擾觀測器,在線觀測系統(tǒng)的不確定性和外界干擾;利用干擾觀測值設(shè)計跟蹤控制器,通過構(gòu)造Lyapunov函數(shù),對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了驗證;仿真結(jié)果表明了在不確定性干擾的作用下,所提出的非線性干擾觀測器和反饋線性化方法能同時實現(xiàn)全方向康復(fù)步行訓(xùn)練機器人的運動速度和運動軌跡跟蹤。
【關(guān)鍵詞】：全方向康復(fù)步行訓(xùn)練機器人 輸入輸出線性化 速度跟蹤 軌跡跟蹤 干擾觀測器
【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
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究的背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外康復(fù)機器人發(fā)展研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 非線性控制方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容及其安排14-15
• 第2章 預(yù)備知識15-22
• 2.1 引言15
• 2.2 單輸入單輸出非線性系統(tǒng)的精確線性化15-16
• 2.2.1 單輸入單輸出非線性系統(tǒng)的相對階15-16
• 2.2.2 輸入輸出線性化16
• 2.3 多輸入多輸出系統(tǒng)的解耦控制問題16-17
• 2.3.1 多輸入多輸出系統(tǒng)的相對階17
• 2.3.2 輸入輸出解耦問題17
• 2.4 Lyapunov直接法17-19
• 2.5 干擾觀測器19-21
• 2.6 本章小結(jié)21-22
• 第3章 全方向康復(fù)步行訓(xùn)練機器人的跟蹤控制22-33
• 3.1 全方向康復(fù)步行訓(xùn)練機器人模型22-25
• 3.2 輸入輸出反饋線性化速度解耦模型25-27
• 3.3 控制器設(shè)計與穩(wěn)定性分析27-28
• 3.4 仿真算例28-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 第4章 基于干擾觀測器的全方向康復(fù)步行訓(xùn)練機器人跟蹤控制33-47
• 4.1 干擾模型分析33-34
• 4.1.1 ODW 運動學(xué)模型33-34
• 4.1.2 存在干擾的 ODW 的動力學(xué)模型34
• 4.2 存在干擾的輸入輸出反饋線性化速度解耦模型34-37
• 4.3 非線性干擾觀測器設(shè)計37-39
• 4.4 控制器設(shè)計與穩(wěn)定性分析39
• 4.5 仿真39-46
• 4.6 本章小結(jié)46-47
• 第5章 結(jié)論47-48
• 參考文獻48-51
• 在學(xué)研究成果51-52
• 致謝52

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：全方向康復(fù)步行訓(xùn)練機器人的輸入輸出線性化跟蹤控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：304784