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基于滑模观测器的机械臂故障检测与容错控制研究

  基于滑模观测器的机械臂故障检测与容错控制研究_电子/电路_工程科技_专业资料。随着机械臂应用范围的扩大和应用环境的逐步复杂化,对其操作和运行安全性和可靠性提出了更高的要求。机械臂是一类复杂非线性系统,其中执行器作为机械臂控制系统的重要组成部分,其故障是导致控制系统失效的主因。目前,采用解析模型的故障检测方法被广泛应用。但由于实际系统存在建模不

  基于滑模观测器的机械臂故障检测与容错控制研究 目 摘 录 要……………………………………………………………………………………….I Abstract…………..….……..….……..…….………………….………….….………………….………..……………..Ⅱ 目 录…………………………………………………………………………………………………………………IV 1绪论………………………………………………………………………………………………………………………..1 1.1选题背景和意义……………………………………………………………...………1 1.2国内外研究现状……………………………………………………………………..2 j 1.2.1机械臂故障检测与容错的研究现状…………………………………………2 1.2.2准连续高阶滑模控制的研究现状……………………………………………4 1.2.3非奇异快速终端滑模控制的研究现状………………………………………6 1.3主要研究内容………………………………………………………………………..6 2机械臂执行器故障问题分析………………………………………………………………8 2.1机械臂系统的特性及动力学方程…………………………………………………..8 2.1.1机械臂系统组成与特性………………………………………………………8 2.1.2机械臂动力学方程……………………………………………………………8 2.2故障建模……………………………………………………………………………10 2.2.1故障成因及类型分析……………………………………………………….10 2.2.2执行器故障建模…………………………………………………………….1l 2-3故障检测及重构问题………………………………………………………………13 2.3.1故障检测滑模观测器……………………………………………………….13 2.3.2故障重构分析……………………………………………………………….14 3基于QC—HOSMO的机械臂执行器故障重构……………………………………………1 8 3.1滑模观测器设计……………………………………………………………………18 3.2控制律设计…………………………………………………………………………21 3.2.1准连续高阶滑模控制原理………………………………………………….21 3.2.2等效控制项设计…………………………………………………………….25 3.2.3变结构控制项设计………………………………………………………….26 3.2.4稳定性证明………………………………………………………………….27 3.3故障重构……………………………………………………………………………28 3.3.1等效输出误差注入方法原理……………………………………………….28 万方数据 兰州交通大学硕士学位论文 3.3.2执行器故障重构…………………………………………………………….28 3.4仿真验证……………………………………………………………………………29 3.4.1搭建仿真模型……………………………………………………………….29 3.4.2仿真结果分析……………………………………………………………….30 4基于非奇异快速终端滑模的机械臂容错控制……………………………………………37 4.1容错控制器设计……………………………………………………………………37 4.1.1重构信号补偿后机械臂系统模型………………………………………….37 4.1.2非奇异快速终端滑模控制………………………………………………….38 4.1.3容错控制律设计…………………………………………………………….39 4.1.4稳定性证明………………………………………………………………….39 4.2仿真验证……………………………………………………………………………40 4.2.1搭建仿真模型……………………………………………………………….40 4.2.2仿真结果分析……………………………………………………………….41 结 致 论…………………………………………………………………………………………………………………一45 谢…………………………………………………………………………………………………………………一46 参考文献………………………………………………………………………………………47 攻读学位期间的研究成果……………………………………………………………………50 万方数据

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