飛機蒙皮損傷檢測問題關系著飛機飛行的安全,越來越受到人們的關注。本文對本實驗室設計出來的第一代飛機蒙皮檢測機器人進行一些機械結構的改進,使其更加適合在飛機蒙皮外表面運動,在此基礎上開展了機器人動力學控制方法研究和綜合實驗。首先,介紹了一種真空吸附式的雙框架飛機蒙皮檢測機器人的機械結構,分析了機器人在飛機蒙皮表面的運動步態(tài)。針對飛機蒙皮檢測機器人在飛機蒙皮表面的單步連續(xù)運動控制,建立了機器人多輸入多輸出動力學模型。其次,根據機器人的動力學模型,設計了一種滑模軌跡跟蹤控制方法。針對系統(tǒng)中存在的模型不確定性和摩擦非線性,采用了自適應RBF神經網絡進行估計和補償,通過使用雙曲正切滑模函數,改善了普通切換滑模函數帶來的系統(tǒng)的顫振,構造李雅普諾夫函數證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,仿真結果表明所設計的控制策略在存在模型信息未知、摩擦非線性和未知擾動情況下具有良好的軌跡跟蹤性能。然后,設計了機器人在輸出受限情況下的反步控制策略,使用Barrier Lyapunov（障礙李雅普諾夫）函數保證飛機蒙皮檢測機器人的位置誤差控制在給定范圍內,進而對機器人位置進行更加準確的控制。對系統(tǒng)中存在的和系統(tǒng)狀態(tài)有關的不確定性采用... 

【文章頁數】：88 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 爬壁機器人研究現(xiàn)狀
    1.3 機器人非線性控制研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內容
第二章 飛機蒙皮檢測機器人機械結構分析及動力學建模
    2.1 引言
    2.2 飛機蒙皮檢測機器人機械結構
    2.3 飛機蒙皮檢測機器人運動過程分析
    2.4 飛機蒙皮檢測機器人的動力學建模
        2.4.1 飛機蒙皮健康檢測機器人受力分析
        2.4.2 機器人關節(jié)空間下動力學建模
        2.4.3 笛卡爾坐標系下的機器人動力學模型
    2.5 小結
第三章 基于自適應RBF神經網絡補償的飛機蒙皮檢測機器人滑�？刂�
    3.1 引言
    3.2 飛機蒙皮健康檢測機器人滑模控制器設計
        3.2.1 滑模面的選取
        3.2.2 RBF神經網絡的設計
        3.2.3 控制器的設計
    3.3 仿真分析
    3.4 小結
第四章 輸出受限的飛機蒙皮檢測機器人反步控制
    4.1 引言
    4.2 Barrier Lyapunov函數特性
    4.3 輸出受限的飛機蒙皮檢測機器人全狀態(tài)反饋反步控制器設計
        4.3.1 模糊系統(tǒng)的設計
        4.3.2 機器人控制器的設計
    4.4 基于高增益狀態(tài)觀測器和Barrier Lyapunov函數的反步控制器設計
        4.4.1 高增益觀測器
        4.4.2 高增益狀態(tài)觀測器的設計
        4.4.3 機器人動力學控制器設計
    4.5 仿真分析
    4.6 小結
第五章 飛機蒙皮健康檢測機器人運動控制軟件設計
    5.1 引言
    5.2 上位機軟件設計流程及協(xié)議分析
    5.3 遙控手柄與接收機通信協(xié)議分析
    5.4 姿態(tài)傳感器數據傳輸協(xié)議及解析
        5.4.1 姿態(tài)傳感器簡要說明
        5.4.2 角度輸出協(xié)議
        5.4.3 角速度輸出協(xié)議
        5.4.4 加速度輸出協(xié)議
        5.4.5 數據接收與數據解析
    5.5 小結
第六章 飛機蒙皮檢測機器人運動實驗研究
    6.1 引言
    6.2 飛機蒙皮檢測機器人實驗分析
    6.3 小結
第七章 總結與展望
    7.1 本文的主要工作
    7.2 本文的不足及進一步展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
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[9]卡爾曼狀態(tài)觀測器在機器人力控制中的應用[J]. 李正義,唐小琦,熊爍,葉伯生.  華中科技大學學報(自然科學版). 2012(02)
[10]飛機蒙皮缺陷檢查機器人系統(tǒng)設計[J]. 牛國臣,胡丹丹,王漫.  機床與液壓. 2012(03)

碩士論文
[1]基于滑模的剛性機械臂有限時間軌跡跟蹤控制研究[D]. 李小倩.東北大學 2013



本文編號：3724133