基于自适应滑模控制的机械臂跟踪控制的研究

发布时间：2020-06-27 01:04

【摘要】：随着现代化科技的迅猛发展,工业机器人等智能装备已经成为我国未来发展的重点。工业机械臂性能的提高,也有利于改善生产效率和产品质量。由于机械臂是一个非线性、强耦合、时变的系统,并且存在未建模动态、参数变化、外部扰动及摩擦等各种不确定因素的影响。这些不确定因素会导致机械臂各关节跟踪精度变差,进而导致整个机械臂系统的不稳定。因此,提高机械臂的轨迹跟踪精度,使机械臂具有良好的动态性能具有重要的研究意义。本文主要针对含有摩擦以及外部扰动等不确定性的双关节机械臂,进行轨迹跟踪控制研究。论文主要内容如下:首先,对机械臂的位姿进行描述,计算机械臂系统的动能和势能,利用拉格朗日函数建立双关节机械臂数学模型,并对机械臂的特性进行分析。其次,针对摩擦以及外部扰动等不确定因素对双关节机械臂系统轨迹跟踪控制性能的影响,采用一种基于时延估计的PD控制器。采用PD控制器使机械臂跟踪给定轨迹,在此基础上采用时延估计的方法来补偿机械臂动态模型中存在的不确定因素,使机械臂跟踪性能更好,减小跟踪误差。通过仿真实验,验证基于时延估计的PD控制器的有效性。最后,由于固有的测量噪声以及有限的采样周期,时延估计会产生时延估计误差,使双关节机械臂不能较好地跟踪期望轨迹。因此,采用基于时延估计的自适应滑模控制器抑制时延估计误差。分析滑模控制策略的原理、性质以及滑模产生的抖振问题;设计滑模控制器,保证全局鲁棒性;为了减小时延估计误差和滑模产生的抖振,进一步提高鲁棒性,设计自适应律调整滑模控制的切换增益,减小不确定性因素对系统的影响;通过仿真实验,验证基于时延估计的自适应滑模控制器的有效性。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP241
【图文】：

外研究现状的机器人，也称为机械臂。“工业机器人”的设于示教机器人的专利，其为通过示教与再现能够变，能够按照不同的指令完成相应的动作。195臂是由美国发明的 Unimate 机械臂，如图 1.造的机械臂开始量产化，并且在美国通用汽车公车门窗、换挡旋钮以及其它内部硬件的生产等[5速增长，成立了许多公司，人类劳动力出现严重机器人。1967 年，日本从美国引进了一批示教本与美国合作研发了多款机械臂。其中，美国标志着串联工业机器人的成熟。1987 年，国际国逐渐掀起了研究机械臂的热潮。

图 1.2 川崎 RS007N/L 机械臂ig. 1.2 The Kawasaki RS007N/L manipul图 1.3 德国库卡机械臂Fig. 1.3 The German KUKA manipulato约起步于 20 世纪 70 年代。随着国

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本文编号：2731129