機(jī)械手臂的多模型預(yù)測(cè)控制.pdf

1、機(jī)械手臂可以幫助人們完成危險(xiǎn)的、單調(diào)的和乏味的工作，因此在工業(yè)、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是機(jī)械手臂是一個(gè)高度非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，對(duì)它進(jìn)行精確控制是不容易的。針對(duì)機(jī)械手臂的非線性，提出基于隸屬度函數(shù)的多模型預(yù)測(cè)控制方法。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)研究單變量機(jī)械手臂系統(tǒng)——直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的單桿機(jī)械手臂的多模型預(yù)測(cè)控制。首先，根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，選擇電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度作為調(diào)度變量，將系統(tǒng)的工作空間分為兩個(gè)子空間，在每個(gè)子空間內(nèi)建

2、立線性子模型并基于它們?cè)O(shè)計(jì)局部預(yù)測(cè)控制器；然后，使用梯形函數(shù)對(duì)局部預(yù)測(cè)控制器進(jìn)行加權(quán)求和得到多模型控制器，這樣就利用了梯形函數(shù)對(duì)局部控制器進(jìn)行切換，避免控制器切換時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)；最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，將多模型預(yù)測(cè)控制與多模型PID控制進(jìn)行比較。仿真結(jié)果表明，當(dāng)系統(tǒng)的設(shè)定值在大范圍內(nèi)變化時(shí)，多模型預(yù)測(cè)控制能使系統(tǒng)的輸出快速準(zhǔn)確地跟蹤設(shè)定值的變化，超調(diào)很小，控制精度較高。而多模型 PID控制器卻不能使系統(tǒng)的輸出迅速準(zhǔn)確地跟蹤設(shè)定值，超調(diào)較大

3、，控制精度低。這就體現(xiàn)了多模型預(yù)測(cè)控制要比多模型PID控制器優(yōu)越。
　　(2)研究多變量機(jī)械手臂系統(tǒng)——Pendubot系統(tǒng)的多模型預(yù)測(cè)控制。由于系統(tǒng)的平衡控制實(shí)現(xiàn)范圍較窄，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，提出基于隸屬度函數(shù)的多模型預(yù)測(cè)控制。該控制突破了原有控制范圍窄的局限，實(shí)現(xiàn)了大范圍控制的目的。首先，選擇欠驅(qū)動(dòng)臂的旋轉(zhuǎn)弧度作為調(diào)度變量，將系統(tǒng)的工作空間分為5個(gè)子空間，在每個(gè)子空間內(nèi)的平衡點(diǎn)附近對(duì)機(jī)械手臂進(jìn)行線性化，得到相應(yīng)的局部模型，從而得到系