基于分布参数模型的柔性臂系统控制方法研究

论文摘要

针对柔性机械臂系统的分布参数模型,研究了其位置控制、力/位置混合控制和协调运动控制问题。研究了以上三种控制问题基于确切动力学模型的控制方法,提出了基于Lyapunov函数方法和线性算子半群理论的构造性静态反馈和动态反馈控制策略;研究了以上三种控制问题存在参数不确定和外部干扰影响下的分布参数模型的鲁棒控制方法,提出了一种新的构造性的变结构控制方法,通过引入表征系统关节角、关节角速度和柔性臂根部应变的复合变量,基于Lyapunov理论和Barbalat引理给出了系统的递推性的控制器设计方法以及渐近稳定性证明;针对不确定参数界未知的情况,通过设计参数自适应更新律,提出了一种新的变结构自适应控制策略;针对以上算法分别进行了仿真研究,验证了算法的有效性。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 柔性机械臂系统动力学模型与控制概述
• 1.2.1 柔性臂系统动力学模型
• 1.2.2 柔性臂系统控制方法
• 1.3 分布参数控制理论概述
• 1.4 本文的主要研究内容及章节安排
• 第二章 分布参数控制系统的线性算子半群理论
• 2.1 引言
• 2.2 基本概念
• 2.2.1 有界线性算子半群
• 2.2.2 有界线性算子强连续半群
• 0 压缩半群和Hille-Yosida 定理'>2.2.3 c₀ 压缩半群和Hille-Yosida 定理
• 2.2.4 Lumer-Phillips 定理
• 2.2.5 有界算子群
• 2.3 抽象CACHY 问题
• 0 半群的稳定性'>2.4 c₀半群的稳定性
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于分布参数模型的柔性臂位置控制
• 3.1 引言
• 3.2 动力学模型
• 3.3 静态反馈控制器设计
• 3.3.1 控制目的
• 3.3.2 控制器设计
• 3.3.3 渐近稳定性分析
• 3.4 动态反馈控制器设计
• 3.4.1 控制目的
• 3.4.2 控制器设计
• 3.4.3 渐近稳定性分析
• 3.4.4 干扰抑制
• 3.5 变结构控制器设计
• 3.5.1 控制目的
• 3.5.2 控制器设计
• 3.6 变结构自适应控制器设计
• 3.7 数值仿真结果
• 3.8 本章小结
• 第四章 基于分布参数模型的柔性臂力/位置控制
• 4.1 引言
• 4.2 动力学模型
• 4.3 静态反馈控制器设计
• 4.3.1 控制目的
• 4.3.2 控制器设计
• 4.3.3 渐近稳定性分析
• 4.4 动态反馈控制器设计
• 4.4.1 控制目的
• 4.4.2 控制器设计
• 4.4.3 渐近稳定性分析
• 4.4.4 干扰抑制
• 4.5 变结构控制器设计
• 4.5.1 控制目的
• 4.5.2 控制器设计
• 4.6 变结构自适应控制器设计
• 4.7 数值仿真结果
• 4.8 本章小结
• 第五章 基于分布参数模型的柔性臂协调控制
• 5.1 引言
• 5.2 动力学模型
• 5.3 静态反馈控制器设计
• 5.3.1 控制目的
• 5.3.2 控制器设计
• 5.3.3 渐近稳定性分析
• 5.4 动态反馈控制器设计
• 5.4.1 控制目的
• 5.4.2 控制器设计
• 5.4.3 渐近稳定性分析
• 5.5 变结构控制器设计
• 5.5.1 控制目的
• 5.5.2 控制器设计
• 5.6 变结构自适应控制器设计
• 5.7 数值仿真结果
• 5.8 本章小结
• 全文总结
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 摘要
• Abstract