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随着科学的发展,软体机器人成为机器人领域的研究热点;而医疗技术的发展以及老龄化社会的出现,使得软体机器人的研究也得到越来越多的重视。作为软体机器人的重要分支,软体执行器由于是由柔性材料构成对易碎物体具有很高的安全性,并且对人体具有亲和力,其研究更加受到科学家们的关注和推崇。而Micro-hand作为软体执行器领域研究的一个代表,由硅橡胶制成,其具有波纹管的形状,是一种柔性气动执行机构,只需要一根空气管就可以在正负压下产生两种卷曲运动。然而,由于执行器具有非线性特性,使得对执行器的精确建模和稳定控制,以及跟踪性能控制变得非常困难。本文将基于演算子理论的鲁棒右互质分解方法对Micro-hand非线性系统进行鲁棒控制和跟踪控制研究。1.由于Micro-hand执行器系统为非线性的,本文考虑采用演算子理论来描述Micro-hand系统模型,仅仅需要考虑输入气压和执行器弯曲角度之间的关系,并基于同构进行了有效分解,进而通过最小二乘辨识算法对橡胶管半径进行了辨识,改进了既存文献中对半径恒定不变的缺点。2.因气压是随时间而非线性变化的,这给Micro-hand系统的实时精确控制研究带来了一定的挑战。本文从能量角度对Micro-hand非线性系统进行无源性控制设计,即综合运用基于演算子理论的鲁棒右互质分解方法和无源性控制方法设计鲁棒控制器,保持系统的鲁棒稳定性。同时,在Micro-hand的非线性系统研究中,系统的跟踪问题一直没有得到完美的解决,故基于新建立的Micro-hand系统模型,设计了两种跟踪控制器,一种是具有自动修改自身特性适应系统动态变化能力的自适应跟踪控制器,另一方面由于积分滑模控制本身具有响应速度快,对于不确定性具有强鲁棒性,而且积分项的引入可以消除滑模趋近状态所产生的稳态误差,加强了系统的鲁棒性,故另一种设计积分滑模跟踪控制器引用到Micro-hand非线性系统。3.采用真实的实验数据对所设计控制器进行MATLAB仿真,从仿真结果上可以看出所设计的控制器基本上符合我们的设计鲁棒稳定性要求,具有良好的跟踪性能。并且仿真结果表明,两种跟踪控制方案均能保证鲁棒稳定性和跟踪性能,而采用积分滑模控制器的跟踪误差远远小于自适应控制器。也就是说,对于Micro-hand非线性系统,采用积分滑模控制能更好地保持系统的稳定性和跟踪性能。