耗散控制在非线性系统稳定研究过程中起了重要的作用, H_∞控制和无源控制都是耗散控制的特例。而机器人系统是一个典型的非线性系统,因此耗散控制理论可以完全适用于机器人控制系统。由于机器人具有高度非线性、强耦合性且具有很多不确定性因素,而且当机器人末端操作手与外界环境接触时,与工作环境间接触力的不同对机器人的控制性能也有较大的影响,因此这两方面的研究对机器人系统的控制具有特殊的意义。本论文主要就是针对这两种情况,利用耗散系统理论,提出了基于Backstepping 设计方法的鲁棒 H_∞控制、无源位置控制以及混合力/位置无源控制。 H_∞控制所考虑的主要是干扰抑制问题。在保证系统稳定的前提下,将干扰对系统输出的影响抑制到所要求的最小程度。本论文主要考虑了机器人系统的参数不确定性和外界干扰之间的关系,利用 H_∞理论,分两种情况对其进行了控制,一种情况是参数不确定性和外界干扰分开控制,另一种情况是将参数不确定性看作干扰的一部分进行控制,通过将Backstepping 设计方法和 H_∞控制理论相结合,避免了在非线性系统 H_∞理论研究中的Hamilton-Jacobi不等式的求解问题,简化了控制器的求解过程,并且所获得的控制器简单实用。 无源性理论主要用于分析非线性系统的稳定性问题,稳定性结果由无源系统的稳定性性质得出。本文利用 Backstepping 和严格反馈技术,针对不同的运动空间,提出了不确定机器人系统的无源位置控制和混合力/位置无源控制。后一种控制方法主要是利用解耦和矩阵变换的方法将机器人系统分解成力控制子系统和位置控制子系统,然后分别对子系统进行控制,使得系统最终跟踪误差可以忽略且系统稳定。