论文部分内容阅读
所谓具有非驱动关节的机械系统是指其关节的驱动少于系统的自由度。其特点是：输入空间(即控制控间)维度小于构造空间维度，也就是说，它不是所有关节都有驱动装置，它有些关节是被动的，也称自由的。这种机器人的优点是显而易见的，是近些年机器人研究领域的热点。由于驱动的减少，使得机器人的重量减轻了，成本也降低了，同时也就减少了能源的消耗，该优点使得这种机器人适合工作在太空，当机械手某一关节失效的情况。 本文以该类机器人为对象，进行研究，主要完成了以下几方面的工作： 运用拉格朗日(Lagrange)功能平衡法，建立了具有非驱动臂机器人的动力学模型。 针对一般的非线性系统提出了线性化的法则，并运用此原理，来实现对具有非驱动臂机器人这样的非线性系统的第一步的处理。 然后在此基础上，提出了一种新颖的分析和控制方法，即基于参数α和ω的周期性输入的法则，在运用该方法的同时中，结合平均化理论对模型作进一步的分析和简化。 针对最后的简化模型，对系统的控制策略进行了详细的讨论。位置控制策略分为两步：首先，通过PID控制器实现了对驱动关节的控制；第二步：实现对非驱动臂的控制。文中主要讨论第二步的实现。为了研究方便起见，我们通过对简化模型的分析得出控制方法，然后将它用于分析实际系统。通过分析平均系统，得出了输入幅度的控制规律，即，通过控制幅度α值的大小来实现系统由初始状态到达目标状态，对于所有的情况，文中都给出了表格，总结了方法。仿真结果显示，该方法具有可行性。 最后简单介绍了混沌的概念、基于周期信号混沌运动控制的基本思想，并结合所研究的非驱动臂机器人分析了非线性系统混沌运动的神经网络控制。