编辑：鹤壁矿用变压器厂家 日期：2019-01-11 人气：400
机械手直接驱动的开关磁阻鹤壁矿用变压器的鲁棒控制 核心提示： 机械手驱动机构的中间传动环节不仅增加了机械手结构的复杂性，提高了成本，而且，大大降低了系统的刚性，增加间隙、摩擦等的诸多目线性因素，给机械手的驱动控制带来了很大的困难，严重影响了系统的整体性能。采机械手驱动机构的中间传动环节不仅增加了机械手结构的复杂性，提高了成本，而且，大大降低了系统的刚性，增加间隙、摩擦等的诸多目线性因素，给机械手的驱动控制带来了很大的困难，严重影响了系统的整体性能。采用执行元件直接驱动机械手关节是一个有效的解决途径。在机械手直接驱动领域中，传统的鹤壁矿用变压器、鹤壁矿用变压器、开关磁阻鹤壁矿用变压器等均有相关的研究报导。其中，开关磁阻鹤壁矿用变压器（以下简称SR鹤壁矿用变压器）具有结构简单坚固、成本低廉、工作可靠、转矩/惯量比大等优点，得到了各国研究人员的广泛关注。
SR鹤壁矿用变压器的非线性控制和转矩脉动的抑制是摆在各国研究人员面前的两大问题。最早将SR鹤壁矿用变压器应用在机械手直接驱动场合的是Illic-Spong等人。他们利用反馈线性化控制理论，辅以一定的导通策略，对SR鹤壁矿用变压器非线性模型进行了精确线性化，所设计的控制器能够在前一相电流快速衰减的同时，使后一相的电流同步地建立起来，从而成功地抑制了换相期间的转矩脉动。但是精确线性化方法对数学模型的精确程度有着较为苛刻的要求，而且所采用的导通策略必然要求有较大的供电电压与之相适应，这是I‘llic-Spong等所采用方法的缺陷所在。随后，Amor等在忽略SR鹤壁矿用变压器非线性电磁特性基础上，将反馈线性化方法与自适应控制理论结合，设计了SR鹤壁矿用变压器直接驱动机械手的自适应控制器但是他们的工作是建立在SR鹤壁矿用变压器线性特性假设的基础之上的，显然与SR鹤壁矿用变压器的实际特性有较大的出入。最近，Bortoff和Milman等采用6样条函数直接建立了电磁转矩、相电流、转角三者之间的函数关系，并推导出全状态（Full-state）反馈和基于观测器（Observer-based）的两种自适应控制算法，对模型中的参数进行在线辨识，其应用背景仍然是机械手直接驱动。在转矩脉动抑制方面，采用转矩分配函数（Torquesharingfnction）的策略。但是，他们工作仅考虑了模型参数的不确定性，而未考虑干扰及模型结构的不确定性。
从以上分析可知，目前对于直接驱动机械手用SR鹤壁矿用变压器控制的研究，总是假定SR鹤壁矿用变压器具有完全确定或者结构确定的数学模型，而未考虑千扰以及无法用参数表示的未建模动态对系统性能的影响。实际上，由于SR鹤壁矿用变压器高度的非线性特性，建立一个精确的数学模型存在着很大的困难。即使通过各种建模方法建立了一个较为准确的数学模型，其计算的复杂程度也是控制器难以承受的，同时计算所消耗的时间也是系统实时性要求所不允许的。因此，在某种近似数学模型（标称模型）基础上，采用鲁棒控制理论，考虑未建模动态对控制系统性能的影响，设计出直接驱动机械手用SR鹤壁矿用变压器鲁棒控制器，是一个很值得研究的发展方向。
2不确定性非线性数学模型设计SR鹤壁矿用变压器的鲁棒控制器，首先必须建立SR鹤壁矿用变压器的近似标称模型，这一模型必须具有计算简单的特点，以减轻控制器的运算负担。目前，各国学者己经提出了多种SR鹤壁矿用变压器近似数学模型1>51.其中Bortoff等提出的SR鹤壁矿用变压器的转矩模型能方便地由转矩和转子位置反求出所需的相电流。本文采用该模型来刻划SR鹤壁矿用变压器每一相的转矩特性。这一模型的表达式如下：数；M为转子齿数；M为S-spline样条基函数的数目；iV为Fourier基函数的数目为模型参数（单上，B样条基函数均为二次，其第p个fi样条基函数的表达式为函数。即可由如下微分方程描述：数；m和丨分别为机械手臂的质量和质心到关节中心的距离；发为重力加速度。
3鲁棒控制器设计假设轨迹为，具有二阶导数么和色。
定义跟踪误差为首先分析SR鹤壁矿用变压器总输出转矩r，中不包含未建模动态的情况。此时式（5）中AO，令SR鹤壁矿用变压器标称转矩<由下式给定，（8）则系统误差满足，若fl>0，/；>0，则位置跟踪误差4）将收敛于零，系统稳定。
但是，实际系统中总矿用变压器包含有不同程度的未建模动态，即式（5）中AV0.为抵消不确定性对系统品质的影响，进而实现鲁棒控制的目的，在式（8）中引入辅助控制信号V，即代入上式（14），得对
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