基于計算力矩算法的各種補(bǔ)償控制策略的研究報告
—以不確定性機(jī)器人系統(tǒng)為研究對象
本文共計90頁，30310余字；
有英語對照，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，實圖；

摘 要

機(jī)器人的控制問題無論在理論界還是工程界多年來一直備受人們關(guān)注。眾所周知，在機(jī)器人的各種控制算法中，基于模型的計算力矩控制方法是十分有效的，其操作性能也是相當(dāng)優(yōu)秀的。然而，這種控制算法必須面臨兩大難題，第一，必須實現(xiàn)對機(jī)器人動力學(xué)模型的快速計算；第二，必須事先精確了解機(jī)器人的動力學(xué)模型，因為計算力矩算法在模型未知的情況下魯棒性較差。但在實際中，即使獲得一個較為理想的機(jī)器人動力學(xué)模型也是很困難的，何況在操作過程中機(jī)器人動力學(xué)模型的各個參數(shù)可能發(fā)生變化，同時還受到環(huán)境干擾和負(fù)載變化等許多不確定性因素的影響。這是否說明計算力矩算法無能為力呢？
本論文以具有完整動力學(xué)模型的機(jī)器人系統(tǒng)，即不確定性機(jī)器人系統(tǒng)為研究對象，在現(xiàn)有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，重點探討基于計算力矩算法的各種補(bǔ)償控制策略。
關(guān)鍵詞　不確定性機(jī)器人,計算力矩控制,魯棒自適應(yīng),全局穩(wěn)定最后有界,機(jī)器人運動學(xué),S-Function仿真

Abstract
The control problems of robotic manipulators have received great
attention in the oretical research and engineering for many years. It is well known that the model-based scheme popularly known as Computed Torque Control (CTC) is effective and its performance is excellent in various control strategies for robotic manipulators. However, the requirements forsuccessfully implementing CTC are fast computation and perfect knowledge of dynamic model. Because CTC is not robust enough in the present of imprecise knowledge of system parameters. In practice, unfortunately, it is impossible to obtain a perfect, or even reasonably accurate dynamic model of a robotic


【摘 要】 I
Abstract II

第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 機(jī)器人學(xué)的發(fā)展 1
1.2.1 機(jī)器人的定義 1
1.2.2 機(jī)器人的分類 2
1.2.3 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況 3
1.3機(jī)器人結(jié)構(gòu)與工作原理 5
1.3.1機(jī)器人系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu) 5
1.3.2 機(jī)器人系統(tǒng)的工作原理 5
1.4 本課題研究的內(nèi)容、目的和意義 6
1.4.1 內(nèi)容 6
1.4.2目的 6
1.4.3意義 6
第2章 機(jī)器人學(xué)及預(yù)備知識 7
2.1機(jī)器人的運動學(xué) 7
2.1.1 運動學(xué)正向問題 7
2.1.2運動學(xué)逆向問題 8
2.2機(jī)器人的動力學(xué) 11
2.2.1 機(jī)器人平動運動動力學(xué)模型建立 11
2.1.2 機(jī)器人旋轉(zhuǎn)運動動力學(xué)模型的建立 13
2.3預(yù)備知識 14
2.3.1平行移動 14
2.3.2 旋轉(zhuǎn) 15
2.3.3齊次變換 17
2.3.4 機(jī)器人的雅可比矩陣 17
2.4本章小結(jié) 21
第3章 機(jī)器人數(shù)學(xué)模型建立 23
3.1應(yīng)用拉格郎日方法建立機(jī)器人動力學(xué)模型 23
3.2機(jī)器人完整動力學(xué)模型的建立 27
3.3機(jī)器人動力學(xué)結(jié)構(gòu)特性 28
3.4仿真模型的建立 30
3.5預(yù)備知識 31
3.6本章小結(jié) 33
第4章 機(jī)器人的計算力矩控制 35
4.1 計算力矩法的基本思想 35
4.2 僅對標(biāo)稱模型的計算力矩控制 35
4.3 仿真研究 37
4.5本章小結(jié) 38
第5章 應(yīng)用計算力矩的補(bǔ)償控制結(jié)構(gòu) 39
5.1集中補(bǔ)償不確定性的控制策略 40
5.1.1不確定性約束參數(shù) 已知 41
5.1.2 不確定性約束參數(shù) 未知 46
5.2 不確定性分解的魯棒自適應(yīng)控制 51
5.3本章小結(jié) 55
結(jié) 論 57
參考文獻(xiàn) 59
附錄1 61
附錄2 63
附錄3 79
附錄4 89
致謝 97

【部分參考文獻(xiàn)】
1 柳洪義，宋偉剛．機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)．北京：冶金工業(yè)出版社，2002
2 熊有倫．機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993
3 申鐵龍．機(jī)器人魯棒控制．北京：清華大學(xué)出版社，2000
4 孫迪生，王炎．機(jī)器人控制技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997
5 高德林．機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論，上海：上海交通大學(xué)出版社，1988
6 諸靜．機(jī)器人與控制技術(shù)．浙江：浙江大學(xué)出版社，1991
7 霍偉．機(jī)器人動力學(xué)與控制，北京：高等教育出版社，2005