基于自适应动态滑模的机械臂容错技术研究
发布时间：2021-11-13 19:46
近些年,随着科学技术的日益发展,工业水平的不断提高,机械臂技术也得到高速发展,成为国内外的一门热点科学,其相关应用也受到了世界各地人们的密切关注。由于机械臂在工作中摩擦系数和负载随时间的不断变化,再加上机械臂的工作环境逐步复杂化,导致机械臂系统不可避免地会发生故障,而执行器故障则是导致机械臂发生控制系统失效的主要原因。因此,针对机械臂发生执行器故障的容错控制设计成为广大学者研究的热点。本文以机械臂控制系统作为研究对象,利用动态滑模控制理论,对发生执行器故障的机械臂系统进行容错控制技术研究,主要包含以下三个研究内容。第一,针对机械臂控制系统,考虑外部扰动及执行器存在加性故障的情况,基于动态滑模理论提出一种自适应被动容错控制方案,并利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环控制系统的稳定性。最后通过仿真比较,验证了所提方法具有较好的容错控制能力。第二,针对机械臂控制系统,考虑外部扰动及执行器存在乘性故障的情况,基于自适应理论和动态滑模理论提出一种被动容错控制方案,通过自适应算法能够有效估计扰动和故障信息,并利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环控制系统的稳定性。最后通过仿真比较,验证了该方...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空间机械臂
第一章 绪论1.1 课题研究背景随着自动化和计算机科技的不断深入研究，机械臂技术受到了工业界和学术界的高度重视和研究，并趋于高度自动化和智能化，由于世界制造业正逐渐实现自动化、集成化和智能化，因此机械臂的智能化也成为一个国家的制造业水平的标志，并且机械臂的应用也将成为未来的热门研究之一[1]。当前，机械臂已经逐步走进了人们的日常生活，一定程度的帮助人们减轻了家庭生活上的负担。在工业上，机械臂也已广泛应用于机械制造、物流、码垛等行业，取代传统的人力作业，实现了在工业中的点焊、包装、搬运、热处理、装配等工作。除了上述领域，机械臂还广泛应用于医疗服务、灾难救援、教育娱乐、空间探测、生物工程等领域，尤其是空间探测、灾难救援等高危任务，对精度及稳定性要求极高，而且人类无法直接或者长期参与的工作，机械臂更是发挥着不可替代的作用[2]。
取代传统的人力作业，实现了在工业中的点焊、包装、搬运、热处理、装配等工作。除了上述领域，机械臂还广泛应用于医疗服务、灾难救援、教育娱乐、空间探测、生物工程等领域，尤其是空间探测、灾难救援等高危任务，对精度及稳定性要求极高，而且人类无法直接或者长期参与的工作，机械臂更是发挥着不可替代的作用[2]。图 1.1 空间机械臂 图 1.2 搬运机械臂
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类输入受限的不确定非仿射非线性系统二阶动态terminal滑模控制[J]. 张强,袁铸钢,许德智. 控制与决策. 2016(09)
[2]神经网络的故障诊断方法研究[J]. 耿朝阳,薛倩倩. 西安工业大学学报. 2015(07)
[3]基于自适应观测器的鲁棒失磁故障检测方法[J]. 张昌凡,彭钊,李祥飞,何静. 电子测量与仪器学报. 2015(04)
[4]二阶带通滤波器电阻软故障模糊诊断算法[J]. 黄亮,郭勇. 南京理工大学学报. 2014(03)
[5]基于非线性干扰观测器的机械臂自适应反演滑模控制[J]. 席雷平,陈自力,齐晓慧. 信息与控制. 2013(04)
[6]基于最优FADEC系统故障诊断方法[J]. 缑林峰,牛瑞芳,沈强. 计算机仿真. 2013(05)
[7]基于模糊诊断模型的DICOM SR关系数据库构建与XML表示[J]. 冯雪,马宗民. 东北大学学报(自然科学版). 2013(04)
[8]基于经验模态分解和散度指标的风力发电机滚动轴承故障诊断方法[J]. 郭艳平,颜文俊,包哲静,杨强. 电力系统保护与控制. 2012(17)
[9]Design and simulation of fault diagnosis based on NUIO/LMI for satellite attitude control systems[J]. Yuehua Cheng 1,2 , Qian Hou 1 , and Bin Jiang 1,* 1. College of Automation Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, P. R. China; 2. Academy of Frontier Science, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, P. R. China. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2012(04)
[10]高超声速飞行器的动态滑模飞行控制器设计[J]. 耿洁,刘向东,王亮. 兵工学报. 2012(03)
博士论文
[1]复杂系统的滑模控制策略研究及在机器人中应用[D]. 孙一勇.哈尔滨工业大学 2017
[2]可重构机械臂分散控制及主动容错控制方法研究[D]. 杜艳丽.吉林大学 2014
[3]多故障并发的可重构机械臂主动分散容错控制方法研究[D]. 赵博.吉林大学 2014
[4]故障诊断与容错控制方法研究[D]. 王德军.吉林大学 2004
硕士论文
[1]基于迭代学习的机械臂轨迹跟踪控制研究[D]. 郑壕楠.郑州大学 2018
[2]执行器故障下机械臂系统的容错控制[D]. 巩伦赛.南京邮电大学 2017
[3]基于反演控制的近空间飞行器姿控系统容错技术研究[D]. 曹腾.南京邮电大学 2017
[4]基于滑模观测器的机械臂故障检测与容错控制研究[D]. 線国娇.兰州交通大学 2017
[5]基于故障观测器的可重构机械臂主动容错控制方法研究[D]. 张甲子.吉林大学 2016
[6]基于观测器的锂电池故障诊断方法研究[D]. 刘洋.哈尔滨理工大学 2015
[7]基于选择性神经网络的故障诊断研究[D]. 庞艳艳.华中科技大学 2014
[8]执行器发生故障情况下不确定系统的滑模控制[D]. 董婧.华东理工大学 2014
本文编号：3493608
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空间机械臂
第一章 绪论1.1 课题研究背景随着自动化和计算机科技的不断深入研究，机械臂技术受到了工业界和学术界的高度重视和研究，并趋于高度自动化和智能化，由于世界制造业正逐渐实现自动化、集成化和智能化，因此机械臂的智能化也成为一个国家的制造业水平的标志，并且机械臂的应用也将成为未来的热门研究之一[1]。当前，机械臂已经逐步走进了人们的日常生活，一定程度的帮助人们减轻了家庭生活上的负担。在工业上，机械臂也已广泛应用于机械制造、物流、码垛等行业，取代传统的人力作业，实现了在工业中的点焊、包装、搬运、热处理、装配等工作。除了上述领域，机械臂还广泛应用于医疗服务、灾难救援、教育娱乐、空间探测、生物工程等领域，尤其是空间探测、灾难救援等高危任务，对精度及稳定性要求极高，而且人类无法直接或者长期参与的工作，机械臂更是发挥着不可替代的作用[2]。
取代传统的人力作业，实现了在工业中的点焊、包装、搬运、热处理、装配等工作。除了上述领域，机械臂还广泛应用于医疗服务、灾难救援、教育娱乐、空间探测、生物工程等领域，尤其是空间探测、灾难救援等高危任务，对精度及稳定性要求极高，而且人类无法直接或者长期参与的工作，机械臂更是发挥着不可替代的作用[2]。图 1.1 空间机械臂 图 1.2 搬运机械臂
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类输入受限的不确定非仿射非线性系统二阶动态terminal滑模控制[J]. 张强,袁铸钢,许德智. 控制与决策. 2016(09)
[2]神经网络的故障诊断方法研究[J]. 耿朝阳,薛倩倩. 西安工业大学学报. 2015(07)
[3]基于自适应观测器的鲁棒失磁故障检测方法[J]. 张昌凡,彭钊,李祥飞,何静. 电子测量与仪器学报. 2015(04)
[4]二阶带通滤波器电阻软故障模糊诊断算法[J]. 黄亮,郭勇. 南京理工大学学报. 2014(03)
[5]基于非线性干扰观测器的机械臂自适应反演滑模控制[J]. 席雷平,陈自力,齐晓慧. 信息与控制. 2013(04)
[6]基于最优FADEC系统故障诊断方法[J]. 缑林峰,牛瑞芳,沈强. 计算机仿真. 2013(05)
[7]基于模糊诊断模型的DICOM SR关系数据库构建与XML表示[J]. 冯雪,马宗民. 东北大学学报(自然科学版). 2013(04)
[8]基于经验模态分解和散度指标的风力发电机滚动轴承故障诊断方法[J]. 郭艳平,颜文俊,包哲静,杨强. 电力系统保护与控制. 2012(17)
[9]Design and simulation of fault diagnosis based on NUIO/LMI for satellite attitude control systems[J]. Yuehua Cheng 1,2 , Qian Hou 1 , and Bin Jiang 1,* 1. College of Automation Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, P. R. China; 2. Academy of Frontier Science, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, P. R. China. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2012(04)
[10]高超声速飞行器的动态滑模飞行控制器设计[J]. 耿洁,刘向东,王亮. 兵工学报. 2012(03)
博士论文
[1]复杂系统的滑模控制策略研究及在机器人中应用[D]. 孙一勇.哈尔滨工业大学 2017
[2]可重构机械臂分散控制及主动容错控制方法研究[D]. 杜艳丽.吉林大学 2014
[3]多故障并发的可重构机械臂主动分散容错控制方法研究[D]. 赵博.吉林大学 2014
[4]故障诊断与容错控制方法研究[D]. 王德军.吉林大学 2004
硕士论文
[1]基于迭代学习的机械臂轨迹跟踪控制研究[D]. 郑壕楠.郑州大学 2018
[2]执行器故障下机械臂系统的容错控制[D]. 巩伦赛.南京邮电大学 2017
[3]基于反演控制的近空间飞行器姿控系统容错技术研究[D]. 曹腾.南京邮电大学 2017
[4]基于滑模观测器的机械臂故障检测与容错控制研究[D]. 線国娇.兰州交通大学 2017
[5]基于故障观测器的可重构机械臂主动容错控制方法研究[D]. 张甲子.吉林大学 2016
[6]基于观测器的锂电池故障诊断方法研究[D]. 刘洋.哈尔滨理工大学 2015
[7]基于选择性神经网络的故障诊断研究[D]. 庞艳艳.华中科技大学 2014
[8]执行器发生故障情况下不确定系统的滑模控制[D]. 董婧.华东理工大学 2014
本文编号：3493608
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