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本篇論文以適應滑動模式方法來設計機械手臂的位置/力量控制。由於機
械手臂是一個非常複雜的非線性系統,線性參數化的觀念將系統簡單化,然
後以適應性控制方法設計控制器 以供輸入制動器,以及參數調變律用以調
變線性化的系統未知參數,並以滑動模式的回授補償器來增加控制器的強
健性,接著將我們設計的控制器用在機械手臂的位置控制上,並且分別在軸
空間及直角空間討論其穩定性,再來考慮機械手臂末端作用點與環境接觸
的位置與力量控制。而一般的位置與力量控制策略大概可分為阻抗控制,
混合位置/力量控制及受限運動控制,我們以位置控制的適應滑動模式控制
器再結合以上三種理念,分別設計了位置與力量的適應性滑動模式控制器,
至於控制系統的穩定性我們是以Lyapunov方法再應用機械手臂系統特有性
質,証明其漸近穩定 ,並且以電腦數值模擬証實此方法 的有效性及可行
性。機械手臂的控制,依其與環境接觸與否可分為: 運動控制和受限運動
控制。前者為考慮機械手臂在自由空間(free space)運動而與環境沒有接
觸的情況之控制;後者為考慮機械手臂末端作用點(end-effector)與環境
接觸時所需之控制。通常機械手臂在自由空間(free space)快速移動,然
後與環境接觸而進入受限空間 (constrained space)。目前許多機械手臂
於工業上的應用經常需要與環境接觸切割等等,機械手臂要執行這些工作,
那麼,它末端作用點的運動將受限於環境,而當末端作用點與環境接觸時,
就必須考慮接觸力,此時的控制問題就不只是單純的運動控制,而是位置與
力量的控制,由於機械手臂從事工作的高度精密性。如何在受限面上控制
末端作用點的位置及其與環境的接觸力準確地追蹤到所想要的位置及力量
是我們的研究重點,一般的控制理念有阻抗(impedance)控制,混合(
hybrid) 位置/力量控制和受限運動(constrained motion)控制。
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