T-S模型下的体操机器人模糊变结构控制增强稳定性与鲁棒性

本文主要探讨了体操机器人（Acrobot）的控制问题，特别是在非线性系统背景下，采用了一种基于T-S（ Takagi-Sugeno）模型的模糊变结构控制策略。T-S模型是一种常用的系统建模方法，它将复杂的非线性系统分解成多个简单的子模型，便于控制算法的设计和实现。 首先，研究者利用T-S模型对Acrobot进行了全局模糊建模，这是一种将系统状态和输入映射到模糊规则的方法，通过模糊集和规则库来逼近实际的非线性动态行为。这样做的目的是为了更好地理解和处理体操机器人在执行复杂动作时的不确定性以及难以精确数学描述的特性。 接着，文章应用Lyapunov稳定性理论进行控制律设计。Lyapunov函数是判断系统稳定性的核心工具，通过构造一个Lyapunov函数并证明其下降性质，可以确保Acrobot在垂直向上平衡点附近实现全局渐近稳定。这种变结构控制策略的关键在于其灵活性，可以根据系统的运行情况动态地调整控制策略，从而提高系统的性能和鲁棒性。 对比传统变结构控制器，模糊变结构控制器展现出明显的优点。在仿真结果中，模糊变结构控制器在吸引域大小和鲁棒性方面表现更优。吸引域的增大意味着机器人可以在更大的范围内稳定工作，而更强的鲁棒性则意味着控制器在面对外部扰动或内部参数变化时能更好地保持稳定。 本文的工作对于体操机器人的控制设计具有重要的理论价值和实际意义，不仅提供了新的控制方法，而且有助于提升体操机器人在实际比赛和训练中的性能。作者郑艳、郑秀萍、褚俊霞和井元伟的研究贡献为机器人技术领域的控制理论发展做出了积极的推动，也为其他非线性系统的模糊控制和变结构控制提供了宝贵的参考。