变结构控及其在倒立摆摆起倒立运动控制中的应用研究

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近年来,智能机器人的研究和开发成为众多研究机构的课题,其中机器人步态仿人智能控制方法的研究成为一个重要的研究焦点。其控制本质是一种典型的非线性变结构控制,本论文将研究滑模变结构控制在实际工程中的应用。   滑模变结构控制具有对外部干扰、参数摄动和不确定系统具有一定的不变性等优点,但变结构系统固有的切换特性和其他因素的存在,使其控制中必然存在着抖振。抖振不仅对系统稳定性有害,也会增加实际系统的磨损等不良结果,抖振是滑模变结构控制在实际应用中的主要障碍。因此,如何在保持系统鲁棒性的基础上,削弱抖振成为实际应用滑模控制时必须解决的首要问题。   针对这一问题,本论文首先阐述滑模变结构控制理论的基本理论,深入分析滑模变结构控制过程中产生抖振的机理,并给出多种削弱抖振的方案,重点给出了基于自适应指数趋近律和变边界层的离散系统控制器的削弱抖振方法,仿真表明这些方案都具有很好的削弱抖振效果,随后,在理论研究和仿真的基础上,将削弱抖振理论在直线二级倒立摆平台上进行验证。实验证明本文采用的方案在保持控制系统鲁棒性的前提下,研究理论达到了很好的削弱抖振效果,有力地证明了本论文理论研究的正确性和有效性,为在机器人步态仿人智能控制方法的研究中应用滑模变结构控制奠定了理论基础。  
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