基于遗传算法的欠驱动机械臂优化控制研究

欠驱动系统是一类控制器少于系统自由度的二阶非完整系统。提出一种基于遗传算法优化的摇起控制器设计。该控制器主要用于控制Acrobot系统的摇起运动。首先运用部分反馈线性化的状态反馈控制设计摇起控制器,然后利用遗传算法对摇起控制器的三个参数进行在线自调整优化,以确保Acrobot摇起的动态性能达到最优化,为平滑而稳定地切换到平衡控制器提供保障。计算机仿真结果显示,该方法能大大缩短系统摇起到进入平衡状态的时间,并具有良好的动态性能。     

欠驱动机械臂优化控制的粒子群算法

粒子群优化算法是基于群体的演化算法,本质上是一种随机搜索算法,能以较大概率收敛到全局最优。论文针对欠驱动Acrobot机械臂系统,运用部分反馈线性化的状态反馈控制设计摇起控制器,利用粒子群算法(PSO)进行在线优化获得摇起控制器参数最优值,为平滑而稳定地切换到平衡控制器提供了保障。仿真结果显示,该方法能大大缩短系统摇起到进入平衡状态的时间,并具有容易实现以及计算量小的优点。     

一类欠驱动机械系统的全局鲁棒控制

针对具有质心参数不确定性的Acrobot系统,提出一种全局的鲁棒控制方法.首先,给出系统具有质心参数不确定的系统模型;其次在摇起区,分析系统不确定性条件下的能量变化情况,基于能量不断增加的思想设计出摇起控制器;在平衡区,把系统的不确定性转化为模型状态矩阵的不确定性,引入H标准设计方法,得出存在H状态反馈控制器的充要条件,通过求解线性矩阵不等式使系统有效地克服不确定性的影响实现二次稳定;最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性.     

一类欠驱动机械系统的模糊与变结构控制

针对体操机器人这类欠驱动机械系统,提出一种模糊与变结构控制策略.首先用逻辑 模糊控制实现快速平滑的摇起;然后用模糊变结构控制确保从摇起区快速进入平衡区;最后用 基于Takagi-Sugeno模糊模型的模糊控制达到较大范围内的平衡控制.     

一类新的PPA型三连杆欠驱动机器人的控制策略

PPA型机器人是一类新型的三连杆欠驱动机械系统,具有3个自由度,但只有1个驱动装置.针对这类欠驱动机器人的运动控制,提出一种分区的控制策略,使之从垂直向下的位置摇起到垂直向上的位置,并实现稳定控制.首先,将系统的运动空间划分为摇起区和吸引区;其次,应用一种基于Lyapunov函数的控制方法来增加系统能量和控制驱动杆姿态,实现摇起操作;再次,采用最优控制方法设计平衡控制,实现稳定的平衡控制;最后,通过仿真实验验证了所提出控制方法的有效性.     

欠驱动两杆机器人的统一控制策略和全局稳定性分析

针对包括 Acrobot 和 Pendubot 在内的欠驱动两杆机器人, 提出了一种统一的运动控制策略. 欠驱动两杆机器人的整个运动空间分为两个区域: 摇起区和平衡区, 并对这两个区域分别设计控制律. 首先, 在摇起区, 应用一种基于弱控制 Lyapunov 函数 (Weak-control Lyapunov function, WCLF) 的控制方法, 来增加系统能量和控制驱动杆的姿势. 其次, 为了避免奇异值的出现, 选择弱控制 Lyapunov 函数中的一个参数为系统状态空间的非线性函数. 然后, 通过系统状态调节基于弱控制 Lyapunov 函数的控制律中的另一个设计参数, 来改进系统控制效果. 使用弱控制 Lyapunov 设计的摇起区控制律, 可基于最大不变集原理保证其稳定性; 而机器人离开摇起区后, 利用非光滑 Lyapunov 函数 (Non-smooth Lyapunov function, NSLF) 来保证其稳定. 最后, 结合 WCLF 和 NSLF 保证了控制系统的全局稳定.     

一类欠驱动机械系统的全局鲁棒控制

针对具有质心参数不确定性的Acrobot系统,提出一种全局的鲁棒控制方法.首先,给出系统具有质心参数不确定的系统模型;其次在摇起区,分析系统不确定性条件下的能量变化情况,基于能量不断增加的思想设计出摇起控制器;在平衡区,把系统的不确定性转化为模型状态矩阵的不确定性,引入H_∞标准设计方法,得出存在H_∞状态反馈控制器的充要条件,通过求解线性矩阵不等式使系统有效地克服不确定性的影响实现二次稳定;最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性.

     

欠驱动三连杆机械臂能量解耦控制策略

针对第二关节为被动的欠驱动三连杆机械臂提出一种能量解耦控制策略.首先,将整个运动空间分为摇起区和平衡区,为了实现快速摇起控制,进一步将摇起区分为摇起子区间一和摇起子区间二;其次,基于Lyapunov函数设计控制律,使第三杆相对于第二杆处于自然伸展的状态,即使第三杆角度和角速度收敛为零,从而解除能量控制与第三连杆姿态之间...     

体操机器人的模糊控制策略

提出了一种体操机器人模糊控制策略,它结合了无需模型和基于模型的模糊控制,无需模型的模糊控制器是为摇起体操机器人垢,它确保体操机器人的随着每次摆动而增加,基于模型的控制器是为平衡体操机器人设计的,它基于一个Ｔａｋａｇｉ－Ｓｕｇｅｎｏ模糊模型。     

微电网的二次电压质量控制研究

由于不对称负载的接入,使得微电网中电压质量受到了严重的影响,基于d-q坐标系,通过二次控制策略对微电网的电压质量进行控制补偿.在微电网的控制器中,本地控制器作为基本的控制,配合二次控制器实现电压、电流的输出,通过调节参数来维持微网的稳定运行.二次控制器中对电压幅值、频率、电压不平衡及功率进行控制,实现电压幅值偏差、频率偏差的消除及电压不平衡补偿和功率的均分控制.最后通过仿真实验证明所提控制策略的有效性.