1、集成式外骨骼上肢系统的建模、控制、稳定性研究与鲁棒性分析

集成式外骨骼上肢系统的建模、控制、稳定性研究与鲁棒性分析

1. 引言

机器人系统通常面临两种主要的不确定性。其一为参数变化，其二源自悬挂体上的外部交互力，而这种力往往是未知的。因此，进行鲁棒性测试至关重要，它能识别在方法开发阶段未必被研究，但可能影响结果的操作因素，进而提前预判控制应用中可能出现的问题。

对参数变化的鲁棒性可补充系统特性的精度约束，而对外部力的抵抗力则决定了悬挂系统的动态刚度。若所研究系统的动态方程未在悬挂方程中建模，那么参数变化和外部干扰力项将与系统输入处于同一微分层面。

在相关文献中，有多种鲁棒性分析方法被提出：
- 基于结构奇异值 μ 的设计方法 ：结构奇异值 μ 在鲁棒稳定性和设计鲁棒性方面起着重要作用。
- H∞ 技术 ：可用于最小化干扰对闭环系统的影响，根据问题的具体表述，这种影响可从稳定性或性能方面进行衡量，且该技术易于应用于涉及通道间存在交叉耦合的多变量系统问题。
- 蒙特卡罗方法 ：常用于分析参数对稳定性的影响，通过将不确定参数建模为随机变量来求解确定性系统。
- 马尔可夫链 ：能以简单而稳健的方式对许多随机现象进行建模，其中一个量的未来演化仅通过其当前值依赖于过去，可用于在大量数据情况下估计感兴趣的变量，广泛应用于各类问题。
- L₂ 增益 ：可用于量化系统对不确定性和外部干扰的抑制能力，借助小增益定理保证所处理系统的稳定性。

在控制集成式外骨骼 - 上肢系统时，需要进行稳定性研究和鲁棒性