机器人系统有限时间力位控制

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在过去的几十年里,机器人技术飞速发展,为人们的生产生活带来了极大的便利,同时也带给我们很多机器人研究的问题,机器人的力位控制无疑是众多问题中最吸引人的。由于机器人动力学模型高度非线性,强耦合性,给机器人的力位控制研究带来极大的困难。为了使得机器人能够快速且准确的实现力位追踪,本文主要研究了基于滑模控制的机器人有限时间力位控制。首先,建立了在广义坐标系下的机器人系统拉格朗日动力学模型,并且建立了机器人在冲击环境下的数学建模。结合两个模型,组成了机器人在冲击环境下的混合系统。然后,分别为广义坐标系下和工作空间中的机器人系统设计了基于滑模控制的有限时间位置和力追踪控制器,通过Lyapunov稳定性理论证明了控制器的稳定性。并且将控制器运用到冲击环境中的混合机器人系统,并且获得冲击环境中的机器人混合系统有限时间稳定的设定时间。最后,设计了两个分别在广义坐标系下和工作空间的2-dof机械臂的实验,利用MATLAB/Simulink经行了数值仿真。仿真结果表明,有限时间的力位控制器,能使得机械臂在预设的时间内追踪期望的位置和力。
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