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机器人是20世纪人类科技发展中最优秀产物之一,是当代最高意义的自动化。随着工业机器人应用领域的不断拓展和工业自动化水平的不断提高,各式各样的机器人正在对现代生活产生着巨大影响,它被广泛地应用于工业制造、军事及高危险等行业,其重要性不言而喻,因此,人们对机器人系统的控制提出越来越高的要求。从自动控制的角度出发,机器人系统实际上就是一个典型的多输入多输出的非线性系统,机器人系统的性能也自然就成为了自动化控制理论中研究的热点。 本论文分共分两个部分,第一部分(第一章),阐述非线性机器人系统的基本知识以及非线性系统有限时间稳定性理论.包含以下四方面内容:1.介绍非线性机器人系统的研究现状;2.介绍机器人系统数学模型及特性;3.介绍非线性系统有限时间稳定的基本概念,其中包括系统齐次性理论、系统局部有限时间稳定性理论等。 第二部分(第二章——第四章),以研究机器人系统有限时间控制问题为核心,主要包括:1.研究非线性机器人系统有限时间位置控制问题,设计有限时间状态反馈和输出反馈位置控制器,在系统具有全局Lyapunov稳定性的基础上,利用系统齐次性理论、系统局部有限时间稳定性理论证明系统具有局部有限时间稳定性,利用Matlab进行实例仿真证明方法的有效性和可行性;2.研究非线性机器人系统有限时间轨迹跟踪控制问题,设计有限时间轨迹跟踪控制器,在系统具有全局Lyapunov稳定性的基础上,利用系统齐次性理论、系统局部有限时间稳定性理论证明该系统是局部有限时间稳定的,利用Matlab进行实例仿真证明方法的有效性和可行性;3.进一步考虑实际生活中机器人系统存在的不确定性,借助系统有限时间位置控制和轨迹跟踪控制方法研究非线性不确定机器人系统有限时间控制问题,通过Matlab进行实例仿真证明了方法的有效性和可行性。