基于ＴＳ模糊的欠驱动机械臂的平衡控制

2012年04月09日16:08:06 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：应用

侯　俊，王良勇，柴天佑，方　正
东北大学流程工业综合自动化重点实验室，辽宁沈阳

摘　　　要：针对欠驱动机械臂平衡控制精度低，鲁棒性差，抗干扰空间狭窄，起摆成功率低等问题，提出了一种基于ＴＳ模糊结构和线性调节理论的欠驱动机械臂平衡控制策略，并实现了一种新的起摆平衡控制方式。首先将系统设定的状态空间分为若干个模糊子空间，通过线性二次型较优理论和线性调节理论，在每个模糊子空间建立局部控制器，保证系统在每个局部子空间中平衡，并较终收敛于给定平衡点，然后使用隶属函数平滑的将各个局部控制器连接起来，较终得到非线性控制对象的模糊平衡控制器，实现了欠驱动机械臂在任意给定点的平衡控制。实验结果表明，所提出的控制策略控制精度高，抗干扰范围大，鲁棒性强，起摆成功率高，并且易于实现，具有较高的推广和应用价值。

关　键　词：欠驱动机械臂；平衡控制；ＴＳ模糊策略；线性调节理论；较优控制

１　引　言
欠驱动系统是指系统的独立控制变量个数小于系统自由度个数的一类非线性系统［１］。Ｐｅｎｄｕｂｏｔ是典型的二自由度欠驱动机械臂，具有高度非线性、欠驱动性和强耦合性［２］。欠驱动系统的控制问题是非线性研究领域的热点之一。文献［３］采用了部分反馈线性化的起摆方法；文献［４５］采用基于能量的起摆控制策略；文献［６］提出了脉冲动量的新起摆控制策略。文献［７８］通过滑模变结构实现起摆、平衡的统一控制，但只停留在仿真阶段；文献［９］通过ＴＳ模糊实现了Ｐｅｎｄｕｂｏｔ的跟踪控制实验，但由于没有对平衡控制器进行改进，起摆成功率仍然较低，而且无法实现直接起摆至非完全竖直状态。本文提出一种基于ＴＳ模糊的新型平衡控制策略，结合较优控制理论和线性调节理论实现平衡控制。该控制策略不仅能够实现直接起摆至非完全竖直状态，而且增强了系统的控制性能，提高了起摆平衡的成功率，同时该控制策略简单易实现，具有较高的推广价值。

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