程紅太，佟　雷，張曉華
哈爾濱工業大學電氣工程系，黑龍江哈爾濱

摘　　　要：Ａｃｒｏｂｏｔ是一種典型的二自由度欠驅動機械系統，針對實際中可能存在的桿二擺角及驅動力矩受限的問題，研究了行為受限下系統的起擺與平衡控制問題。將整個過程分為起擺和平衡２個階段，首先利用垂直向上不穩定平衡點處近似線性模型，設計了基于ＬＱＲ方法的平衡控制器，并以減小平衡控制過程力矩為目標討論了切換姿態的優化問題；起擺控制采用了基于參考路徑的能量泵入法，提出了一個改進的參考路徑，采用部分反饋線性化方法實現對參考路徑的跟蹤，可以保證擺角在一定范圍內擺動的情況下系統機械能不斷增加，使起擺結束時具有更優的切換姿態，從而更容易切換至平衡控制階段，同時使得平衡控制過程更加平穩，所需力矩更小。較后給出了實物實驗結果，證明了所提控制策略的有效性。關　鍵　詞：Ａｃｒｏｂｏｔ；欠驅動機械系統；ＬＱＲ；能量泵入法；反饋線性化

１　引　言
學者們以Ａｃｒｏｂｏｔ為對象研究欠驅動機械系統的非線性控制問題，主要研究了其起擺與平衡控制問題。文獻［１］較早研究了平衡控制問題，文獻［２］將起擺與平衡控制結合研究并提出基于參考軌跡跟蹤的能量泵入法。文獻［３］對參考軌跡進行改進，使得在起擺階段能量積累的同時，兩桿保持一定的夾角關系，當達到垂直向上位置時，夾角為０，從而更利于兩相切換的實現。文獻［４�玻担莶捎脽o源及能量方法獲得更好的甚至全局收斂效果，然而其所設計控制器較復雜難于應用于實物系統中。國內也有學者對該問題開展了一些研究。文獻［６�玻福莘謩e采用滑模變結構、非光滑Ｌｙａｐｕｎｏｖ函數和模糊變結構控制和基于能量方法實現起擺及平衡控制。然而以上學者只是在理想模型的基礎之上進行了仿真實驗研究，并未考慮實際模型中存在的擺角、驅動力矩限制等問題，本文將對受限情形下的Ａｃｒｏｂｏｔ起擺平衡控制問題進行研究。

登錄網站后可下載文件