《多自由度欠驅動機械系統控制方法及魯棒性設計》是依託中南大學，由賴旭芝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多自由度欠驅動機械系統控制方法及魯棒性設計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：賴旭芝
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以具有一個被動關節的一類多自由度欠驅動機器人為對象，研究多自由度欠驅動機械系統的控制及魯棒性設計問題。通過分析系統的能量和連桿姿態與各個驅動桿控制力矩之間的動力學耦合特性，研究一種有效實現能量和姿態控制的運動空間劃分方法；在此基礎上提出一種基於能量和部分姿態解耦的分段快速搖起控制策略，實現能量和部分連桿姿態的有效控制，同時避免出現奇異現象；設計一種結合非線性控制和線性近似控制的混合平衡控制策略，保持部分驅動桿自然伸展的姿態，實現由搖起區到吸引區的快速平滑過渡；提出一種在搖起過程中克服外界擾動影響的補償控制方法，以及在吸引區具有擾動抑制性能的狀態反饋魯棒控制設計方法；建立多自由度欠驅動機器人控制實驗系統，進行控制性能分析與實際控制套用研究。本項目通過研究，將為多自由度欠驅動機械系統控制及魯棒性設計提供一種有效的和可行的新方法，具有重要的科學意義和廣闊的套用前景。
結題摘要
本項目以具有一個被動關節的一類多自由度欠驅動機器人為對象，研究了多自由度欠驅動機械系統的控制及魯棒性設計問題。通過分析系統的能量和連桿姿態與各個驅動桿控制力矩之間的動力學耦合特性，研究了一種有效實現能量和姿態控制的運動空間劃分方法；在此基礎上提出了一種基於能量和部分姿態解耦的分段快速搖起控制策略，通過設計Lyapunov函式控制器，有效地實現了能量和部分連桿姿態的有效控制，同時避免了奇異現象；設計了一種結合非線性控制和線性近似控制的混合平衡控制策略，通過保持部分驅動桿自然伸展的姿態，將多自由欠驅動機器人降階為兩連桿系統，實現了由搖起區到吸引區的快速平滑過渡；提出了一種在搖起過程克服外界擾動影響的補償控制方法，以及在吸引區具有擾動抑制性能的狀態反饋魯棒控制設計方法；通過仿真分析，驗證了所提方法的有效性，並建立了多自由度欠驅動機器人控制實驗系統，探討了控制策略的實際套用。通過本項目的研究，為多自由度欠驅動機械系統提供了一種有效的和可行的控制及魯棒性設計方法，具有重要的科學意義和廣闊的套用前景。
