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欠驱动体操机器人的 滑模控制研究,学生: 导师:,1,答 辩 提 纲,课题背景 本文主要工作 欠驱动机械系统 滑模变结构控制器设计 仿真分析 结 论,2,课题背景,欠驱动机械系统是指系统的独立控制变量个数小于系统自由度个数的一类非线性系统。 欠驱动机械系统在节约能量、降低造价、减轻重量、增强系统灵活度等方面都较完全驱动的机械系统具有无法比拟的优越性。,3,欠驱动体操机器人的实验装置,4,考虑线性系统 及滑动模面 设计滑模变结构控制 器首先是确定滑动模面 S即确定C从而确定控制u。 当系统在滑动模面上运动时，由 可求得所需等效控制量 。 推导出,体操机器人模型的 控制器设计,5,大多数局限在仿真上，往往难以在实际中应用； 控制器的设计针对性太强，通用性太小； 控制器的综合性难以保证； 对于欠驱动系统的内部参数扰动以及系统的不确定性大多没有考虑，欠驱动系统控制器的鲁棒性很少研究；,欠驱动的控制问题,6,控制方案的选择,鲁棒性好是滑模控制的一个重要优点，这主要表现在滑模运动方程对于扰动的不变性，而且只要正确选择了足够大的控制信号，在任何扰动下，状态轨迹从任何一个初始状态出发，都能可靠地到达滑模。正是基于这个优点，滑模变结构控制的方法可以较好地用于机器人的控制。,7,滑模控制的特点,变结构控制是控制系统的一种综合方法。 变结构控制系统已开始被用来解决复杂的问题。 变结构的滑动状态具有完全自适应性。 变结构控制已经开始被应用来解决实际问题。 变结构控制中存在的问题。,8,欠驱动体操机器人的仿真模型,9,仿真模型子系统,10,系 统 仿 真,当 时,系统仿真图如下所示:,11,系 统 仿 真,12,系 统 仿 真,当 时,系统仿真图如下所示:,13,系 统 仿 真,14,系 统 仿 真,当 时,系统仿真图如下所示:,15,系 统 仿 真,16,结 论,当 从0.07变化到15后，可以从u的仿真 图中观察出到达平衡点后其抖动明显的增大，但同时u到达平衡点的时间却有所减少。 而对 u的影响，我们可以从 最后一幅仿真图中可以看出，当 k 从1.2调整到10后，在 u达到平衡点以前的偏差明显的增大，同时也减少了其到达平衡点的时间。 在实际的工作中对于参数的选取我们应该按照具体的控制要求来进行具体考虑。,17,感谢 各位老师！,18,
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