基于哈密顿雅可比不等式理论的滑模控制分析3400字

基于哈密顿雅可比不等式理论的滑模控制分析综述基于哈密顿雅可比不等式理论的滑模控制分析综述 1 11.2多关节机械手的系统设计 2 3 41.4仿真程序 7 8 10 10 11 121.1哈密顿雅可比不等式基本原理把适当的正则性和带模有界条件设为假设条件，可以通过判断是否存在一个扩展的哈密顿雅可比不等式(Hamilton-JacobiInequality)从而确定非线性不确定系统的鲁棒稳定性[16]。考虑如下系统：Z----系统的评价信号；把评价信号作为滑模函数的定义，即z=e+ce,c>0,则z→0为了表示系统的抗干扰能力，定义如下性能指标：根据式(4-1)可描述为：对任意给定一个正数γ,如果存在一个正使哈密顿雅可比不等式被机械手的神经网络自适应鲁棒控制所应1.2多关节机械手的系统设计M(q)ä+V(q,q)q+G(q)+△(q,q)+dt=T计为定义滑模函数s为评价信号z,即所以利用哈密顿雅可比不等式理论，将式(4-9)写为控制率被设计为定义Lyapunov函数为所以根据哈密顿雅可比不等式理论，可得J≤γ,所设计的系统的性能1.3系统的仿真与试验及科学计算的人来说，MATLAB软件是其主要的受众群体。在该软算的科学领域提供了全面的解决方案。它已经在很大程度上使传统M₁1=(m₁+m₂)r²+m₂r²+2m₂r₁r₂cosM₁2=M₂1=m₂r²+m₂r₁r₂cosq₂,M₂2=m₂rG₂=m₂r2cos(qr1=1,r2=0.8,m₁=1,m₂关节理想角度信号为q₁a=sint,q₂d=sint,系统初始向量为零，取采用控制率式(4-5)和式(4-11),仿真结果如图3和图4所示。由图3可以看出，利用哈密顿雅可比不等式理论控制的跟踪角度变化较快，能够较快的到达稳态，而且到达稳态后，哈密顿雅可比不等式理论控制的稳态精度较高，说明哈密顿雅可比不等式理论控制具有良好的动态和稳态性能。图3双关节的角度跟踪图4双关节的角速度跟踪控制连杆1目标速度与实际速度如图4所示，哈密顿雅可比不等式理论控制连杆2期望速度与实际速度也如图4所示。由图4可以看出，性更强，从而使该控制方法的有效性被证明1.4仿真程序会会uyd2yt(2)控制率程序function[sys,x0,str,ts]=func(tfunctionsys=mdlOut(3)被控对象程序sizes.NumSampleTimes=0;functionsys=mdlDerivaM11=(m1+m2)*r1^2+m2*r2^2+2*m2*r1*r2*cosM21=m2*r2^2+m2*r1*r2*cosV=[-V12*x(4)-V12*(x(2)+x(4);V12*x(1g1=(m1+m2)*r1*cos(x(3))+m2*r2*cos(xD=[10*x(2)+30*sign(x(2))10*x(4)+30*sign(x((4)作图程序plot(t,yd1(:,1),t,y(:,1),'linewidth',legend(连杆1目标角度，连杆1实际角度);plot(t,yd2(:,1),t,y(:,3),'linewidth',legend(连杆2目标角度，连杆2实际角度);plot(t,yd1(:,2),t,y(:,2),'linewidth',legend(连杆1目标速度，连杆1实际速度);plot(t,yd2(:,2),t,y(:,4),'linewidth',legend(连杆2目标速度，连杆2实际速度);总结本文首先介绍了关节机器人的概念，分类以及优缺点。之后介绍了滑模变结构控制的产生、发展历史和研究现状，总结了滑模控制的优缺点和重要意义。简要介绍了滑模变结构控制和模糊控制的基础理论。由于抖振是滑模变结构控制的固有缺陷，因此本论文将滑模变结构控制理论作用于关节机器人上，相互作用，从而在机器人上实现滑模变结构的智能控制就是本文研究的目的。本文主要完成的任务如下：(1)首先说明了抖振产生的主要原因并且提出了消除抖振的几个主要的解决办法。(2)根据滑模到达条件对切换增益进行有效的估计，并利用切换增益消除干扰项，从而消除抖振。(3)介绍了滑模变结构控制原理。完成了了滑模面的参数设计。(4)介绍了鲁棒控制的概念，采用哈密顿雅可比不等式理论，并且设计出了双关节机器人的数学模型。(5)提出了n关节机械手的动力学方程，最后将哈密顿雅可比不等式理论与n关节机械手的动力学方程相结合，设计出了针对于双关节机器人的滑模控制器。(6)利用MATLAB软件所设计出的程序和Simulink程序图说明所设计出的滑模控制器的可行性。而且所得出的仿真结果也证明了算今天，滑模变结构控制这种非线性控制理论的研究可谓是及其热点的研究课题。对于非线性系统，用非线性的控制器是很有必要的。截至目前为止，滑模变结构控制理论是发展较为完善体系的非线性时域综合方法。随着控制理论的发展，非线性系统控制必然被很好的解决。非线性系统的能控性、能观性，非线性系统的状态重构理论，非线性系统的综合等等目前还不能满足要求。而这些非线性问题的解决，采用非线性的各种理论和方法是必须实行的。特别是对于复杂的非线性系统控制问题，采用复杂的非线性控制理论是很有必要的。很有可能滑模变结构控制的这一方法就是解决这些问题的突破口。对于滑模变结构控制理论本身来说，除了突出的抖振问题之外，也有许多别的待研究和解决的问题，诸如：(1)许多无法克服的时滞现象在大量的工业工程中都存在，无论是系统时滞还是测量时滞问题，因此，时滞系统的滑模变结构控制有待于进一步讨论和研究，特别对于过程工业，有着及其深远的意义。(2)对于不确定性系统，还有许多问题没有解决的是不匹配不确定非线性系统的滑模变结构控制。(3)有关于滑模变结构控制系统性能的定量性描述问题。对于基本的线性系统，滑模变结