PUMA560关节型机器人动力学分析及控制方法的研究

发布时间：2019-04-24 19:05

【摘要】：作为工业自动化系统不可或缺的一部分,关节型机器人伴随着人工智能技术、虚拟样机技术和联合仿真技术的发展迅速崛起,尤其是协调控制技术的发展使得机器人轨迹跟踪控制向着更高精度、更高效率的方向推进,并且使整个机器人系统具有高拟人性、高通用性、高扩展性等特点。本文针对PUMA560关节型机器人,进行了运动学与动力学联合仿真分析,并以二自由度关节型机器人为研究对象设计了基于现代控制和智能控制的轨迹跟踪系统,依据单一控制仿真结果,设计协调控制策略,实现机器人的协调混合控制。首先建立PUMA560关节型机器人的D-H模型,运用解析法进行运动学正、逆问题的分析与求解,在MATLAB中使用Robotics Toolbox进行运动学仿真并进行轨迹规划,导出并保存机器人的角位移曲线。其次在ADAMS/View中搭建机器人的三维模型,导入保存的角位移曲线,添加运动约束与驱动,进行运动学与动力学的联合仿真;运用拉格朗日法推导机器人动力学方程,并依据动力学仿真结果将机器人简化为二自由度,添加输入/输出状态变量,借助ADAMS/Control模块实现ADAMS与MATLAB的双向通讯。基于以上仿真分析研究,本文设计并实现了基于指数趋近律的线性滑模、模糊滑模算法的现代控制系统以及基于端口受控耗散哈密顿(PCHD)算法的智能控制系统,对控制系统进行了详尽的稳定性分析,并在MATLAB/Simulink中搭建以上控制系统进行联合仿真控制实验。最后通过分析仿真结果以及算法间的互补性,设计了基于指数函数的协调控制策略,将线性滑模控制与PCHD控制进行协调,搭建机器人轨迹跟踪协调控制系统并进行联合仿真验证。仿真结果表明协调控制策略有效的结合了两种算法的优点,控制系统的动态性能与稳态性能优良,满足设计的需求。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242

【参考文献】

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本文编号：2464701