人工肌肉IPMC驅動器魯棒非線性控制設計.pdf

1、離子聚合物金屬復合材料（IPMC)，也叫人工肌肉，屬于離子型電制動聚合物（EAP）的一種，因為其質量體積小、無污染，小電壓等特點，被廣泛作為驅動器應用于各類仿生智能機器人的構建中。為了控制過程中能夠實現精確動作，可以通過控制人工肌肉（IPMC）的偏移量實現這個要求。所以，本文設計了控制系統對人工肌肉（IPMC）的精確位置進行控制。由于人工肌肉（IPMC）在建模中因參數辨識或運行過程中參數改變引起的模型不確定性、外界擾動以及低電壓下控制輸

2、入受限問題等，這些都會對控制的精度帶來影響。因為以上原因，運用普通的控制策略很難獲得效果好的精確位置控制。所以，選用合適的控制策略來對含有不確定因素的人工肌肉（IPMC）進行魯棒穩(wěn)定跟蹤控制仍然是現階段急需解決的關鍵問題，將為拓展人工肌肉（IPMC）的廣泛應用提供更為有效的途徑。
　　本文對具有不確定性的人工肌肉（IPMC）的魯棒非線性精密位置控制設計做了研究。為了對人工肌肉（IPMC）驅動器進行精確控制，首先要考慮人工肌肉（IP

3、MC）的模型誤差以及參數的測量誤差,本文運用演算子的魯棒非線性設計方案，保證了人工肌肉（IPMC）魯棒穩(wěn)定。其次，對于穩(wěn)定的人工肌肉（IPMC）控制系統，采用PI控制器來進行實現跟蹤設計。對于PI跟蹤控制器的參數選取問題，運用了兩種辦法來選取合適的參數。第一種是運用Matlab里的系統辨識工具箱和尋優(yōu)參數工具箱，來獲取合適的PI控制器參數。這種方法雖然簡單，但效果不太理想。第二種方法是提出了蜂群算法來選取合適的參數。從仿真效果來看，是比