基于ＴＳ模糊的欠驅(qū)動機械臂的平衡控制

2012年04月09日16:08:06 本網(wǎng)站我要評論(2)字號：T | T | T

關(guān)鍵字：應用

侯　俊，王良勇，柴天佑，方　正
東北大學流程工業(yè)綜合自動化重點實驗室，遼寧沈陽

摘　　　要：針對欠驅(qū)動機械臂平衡控制精度低，魯棒性差，抗干擾空間狹窄，起擺成功率低等問題，提出了一種基于ＴＳ模糊結(jié)構(gòu)和線性調(diào)節(jié)理論的欠驅(qū)動機械臂平衡控制策略，并實現(xiàn)了一種新的起擺平衡控制方式。首先將系統(tǒng)設(shè)定的狀態(tài)空間分為若干個模糊子空間，通過線性二次型較優(yōu)理論和線性調(diào)節(jié)理論，在每個模糊子空間建立局部控制器，保證系統(tǒng)在每個局部子空間中平衡，并較終收斂于給定平衡點，然后使用隸屬函數(shù)平滑的將各個局部控制器連接起來，較終得到非線性控制對象的模糊平衡控制器，實現(xiàn)了欠驅(qū)動機械臂在任意給定點的平衡控制。實驗結(jié)果表明，所提出的控制策略控制精度高，抗干擾范圍大，魯棒性強，起擺成功率高，并且易于實現(xiàn)，具有較高的推廣和應用價值。

關(guān)　鍵　詞：欠驅(qū)動機械臂；平衡控制；ＴＳ模糊策略；線性調(diào)節(jié)理論；較優(yōu)控制

１　引　言
欠驅(qū)動系統(tǒng)是指系統(tǒng)的獨立控制變量個數(shù)小于系統(tǒng)自由度個數(shù)的一類非線性系統(tǒng)［１］。Ｐｅｎｄｕｂｏｔ是典型的二自由度欠驅(qū)動機械臂，具有高度非線性、欠驅(qū)動性和強耦合性［２］。欠驅(qū)動系統(tǒng)的控制問題是非線性研究領(lǐng)域的熱點之一。文獻［３］采用了部分反饋線性化的起擺方法；文獻［４５］采用基于能量的起擺控制策略；文獻［６］提出了脈沖動量的新起擺控制策略。文獻［７８］通過滑模變結(jié)構(gòu)實現(xiàn)起擺、平衡的統(tǒng)一控制，但只停留在仿真階段；文獻［９］通過ＴＳ模糊實現(xiàn)了Ｐｅｎｄｕｂｏｔ的跟蹤控制實驗，但由于沒有對平衡控制器進行改進，起擺成功率仍然較低，而且無法實現(xiàn)直接起擺至非完全豎直狀態(tài)。本文提出一種基于ＴＳ模糊的新型平衡控制策略，結(jié)合較優(yōu)控制理論和線性調(diào)節(jié)理論實現(xiàn)平衡控制。該控制策略不僅能夠?qū)崿F(xiàn)直接起擺至非完全豎直狀態(tài)，而且增強了系統(tǒng)的控制性能，提高了起擺平衡的成功率，同時該控制策略簡單易實現(xiàn)，具有較高的推廣價值。

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