基于部分反馈线性化的三杆体操机器人控制策略基于部分反馈线性化的三杆体操机器人控制策略.pdf

高技术通讯 ????年 第 ??卷 第 ??期 ：????～????? ???：??．????／?．????．????—????．????．??．???? 基 于 部分反 馈 线性 化 的三杆 体 操机 器 人控 制策 略①? 赖 旭芝②? 蔡 畅? 吴 敏? 余锦 华? ??中南大学信息科学与工程学院? 长沙 ???????? ?? 东京工科大学仿生部? 日本 东京 ???—?????? 摘 要 针对复杂的非线性欠驱动三杆体操机器人系统，提 出了一种基于部分反馈线性? 化的控制策略。首先，将 三杆体操机器人的运动空间分为两个 区域 ：摇起 区和平衡 区，然? 后，在摇起区利用部分反馈线性化设计摇起控制器，对第二杆与第三杆进行联 动控制 ，确? 保欠驱动三杆体操机器人迅速摆起 ，并且摆起后第二杆和第三杆 自然伸展；进入平衡 区? 后 ，采用基于线性二次型调节器?????的平衡控制器 ，将 系统稳定在竖直向上 的位置 ，实? 现系统控制 目标。仿真结果验证 了该控制策略的有效性。? 关键词? 欠驱动三杆 ，体操机器人，联动控制，线性二次型调节器? 目标 ，但该策略将控制过程划分为 ?个阶段 ，由于三? ?? 引 言? 杆体操机器人系统 的复杂非线性 ，并且需要考虑控? 制器之间的平滑转换 ，使得各 阶段 的控制策略设计? 三杆体操机器人具有 ?个关节? ，包括手部关? 变得十分复杂。本文针对三杆体操机器人控制存在? 节?自由关节 ?、肩关节?驱动关节?和髋关节?驱动关? 的问题 ，提 出 了一 种 基 于部 分 反 馈 线性 化 的摇 起控? 节 ?。 与 欠 驱 动 两 杆 机 器 人 ???????????和 ???．? 制策 略 和 基 于 线 性 二 次 型 调 节 器 ?????????????????? ???????????相 比，三杆体操机器人 能更真实地反映体? ?????????，????的平衡控制策略。首先 ，采用拉格朗? 操运动员的肢体运动???』。由于三杆体操机器人具? 日动力学方程 ，建立三杆体操机器人的动力学模型。? 有更强的非线性和耦合性??，因此 ，三杆体操机器? 然后利用部分反馈线性化设计摇起控制器，实现第? 人的控制 比两杆机器人的控制更复杂。针对三杆体? 二杆与第三杆的联动控制 ，确保体操机器人迅速的? 操机器 人 的复杂 非线 性 特 性 ，同样 可 以将 它 的运 动? 摇起并进入到平衡 区，在平衡区利用 ???设计平衡? 空间划 分为摇起 区和平衡 区????，并针对这两个