欠驱动系统控制方法研究文献综述

 2021-11-08 10:11

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1.1欠驱动机械系统的含义及分类欠驱动机械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。

因为它具有减少执行元件个数,减轻系统重量,降低成本等等的优势,所以对它的研究具有重要的理论意义和实用价值。

但是由于欠驱动系统的高度非线性、参数摄动,多目标控制要求等原因,使得欠驱动系统的控制具有很大的难度[1]。

欠驱动机械系统在实际中广泛存在,但是造成机械系统欠驱动的原因却各不相同,我们大致将欠驱动机械系统分为四类:1)系统的欠驱动性由系统动态造成。

比如航天飞行器、直升飞机、水下船舰、桥时吊车系统等;2)专门设计用来降低制造成本或能量损耗,或用来完成特定目的。

比如人造卫星、具有柔性连杆的机械臂等;3)系统的部分执行装置发生故障而导致系统欠驱动;4)人为设计用来验证各种控制算法。

比如倒立摆、体操机器人(Acrobot、Pendubot)等等。

5)为了增加系统的灵活性、降低系统成本以及减少质量而在设计机械系统时减少系统的驱动装置。

欠驱动机械系统还可以根据是否受势能(如重力、弹力等)影响分为两类:第一类是受势能影响的欠驱动系统[2][3],如体操机器人、桥式吊车等;第二类是不受势能影响的欠驱动系统[4][5],如水平面内的欠驱动机械臂等。

对于第二类系统,一般具有无限多个平衡状态,并且在平衡状态近似线性不可控,无法使用连续反馈控制将其稳定于平衡位置,因此一般需要通过路径规划才能到达其目标位置。

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