基于自抗扰的全方位移动机械臂的位置/力控制研究
发布时间：2022-02-20 11:04
目前移动机械臂在工业制造中扮演着越来越重要的角色,开展移动机械臂的位置/力控制研究具有重要的现实意义。然而在实际应用中移动机械臂的位置/力控制受到很多因素的影响,比如,模型参数不精确、外力扰动以及外界环境不确定等因素。实现移动机械臂的位置/力的精确控制成为行业内的研究难点。本文以全方位移动机械臂为研究对象,开展了移动机械臂的位置/力的控制研究。首先,分析全方位移动机械臂系统的运动学、动力学关系。利用D-H表示法对其进行运动学分析得到了各关节的位置变量与末端操作空间的位置变量之间的关系;利用拉格朗日方程法对其进行动力学分析,建立了一体化动力学模型。其次,针对全方位移动机械臂的位置/力控制中存在的模型参数不精确、关节之间存在摩擦及外部干扰等问题,提出一种基于无源性理论的自抗扰算法。该控制算法包括无源性控制器和改进线性扩张状态观测器两部分。无源性控制器利用全方位移动机械臂的无源特性,从能量的角度出发设计无源性控制器保证了系统的稳定性。从积分饱和与调节速度两个方面对传统线性扩张状态观测器做出改进并利用改进的观测器实时估计系统的全部扰动,然后利用控制输入信号对扰动做出相应的补偿。之后,通过仿真证...
【文章来源】：天津大学天津市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 移动机械臂的位置/力控制的发展与研究现状
1.2.1 位置/力控制方法的发展与现状
1.2.2 位置/力控制中研究问题的发展与现状
1.2.3 当前研究存在的问题
1.3 本文研究问题的提出
1.4 自抗扰控制技术的发展与应用
1.5 论文的研究内容与章节安排
第2章 全方位移动机械臂的运动学与动力学分析
2.1 运动学模型分析
2.2 动力学模型分析
2.2.1 系统的动能与势能的计算
2.2.2 动力学方程计算
2.3 本章小结
第3章 扰动存在情况下全方位移动机械臂的位置/力控制
3.1 移动机械臂系统的无源性分析
3.2 基于无源性的自抗扰控制算法
3.2.1 改进线性扩张状态观测器的设计
3.2.2 无源性控制器的设计
3.3 控制系统稳定性证明
3.3.1 观测误差的敛散性分析
3.3.2 闭环系统稳定性分析
3.4 仿真结果与分析
3.5 本章小结
第4章 环境不确定情况下全方位移动机械臂的位置/力控制
4.1 前言
4.2 环境不确定情况下全方位移动机械臂的位置/力控制系统的设计
4.2.1 阻抗参数自适应算法
4.2.2 全方位移动机械臂的位置/力控制算法
4.3 控制系统稳定性分析
4.4 仿真与结果分析
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 论文总结
5.2 工作展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种抑制初始微分峰值现象的改进型三阶时变参数扩张状态观测器[J]. 孙佃升,章跃进. 电机与控制学报. 2017(09)
[2]基于粒子群算法的阻抗控制在机械臂柔顺控制中的应用[J]. 周晓东,任天助,张激扬,周锐. 空间控制技术与应用. 2016(03)
[3]适应环境刚度、阻尼参数未知或变化的机器人阻抗控制方法[J]. 李正义,曹汇敏. 中国机械工程. 2014(12)
[4]快速刀具伺服系统自抗扰控制的研究与实践[J]. 吴丹,赵彤,陈恳. 控制理论与应用. 2013(12)
[5]基于阻抗控制的机器人力控制算法性能分析[J]. 王芳,杨振. 制造业自动化. 2010(09)
[6]全方位移动机械手运动控制Ⅰ——建模与控制[J]. 谭湘敏,赵冬斌,易建强,徐冬. 机械工程学报. 2009(01)
[7]全方位移动机械手运动控制Ⅱ——鲁棒控制[J]. 徐冬,赵冬斌,易建强,谭湘敏. 机械工程学报. 2009(01)
[8]自抗扰控制技术[J]. 韩京清. 前沿科学. 2007(01)
[9]不确定曲面上非完整移动机器人的鲁棒镇定[J]. 祝晓才,董国华,蔡自兴,胡德文. 动力学与控制学报. 2006(04)
[10]一种全方位移动机械手的可操作度分析[J]. 李新春,赵冬斌,易建强. 中国机械工程. 2006(14)
博士论文
[1]机器人与环境间力/位置控制技术研究与应用[D]. 李正义.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]机械臂末端力/位置混合控制方法研究[D]. 李超.哈尔滨工程大学 2015
[2]空间机械臂力柔顺控制方法研究[D]. 董晓星.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3634913
【文章来源】：天津大学天津市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 移动机械臂的位置/力控制的发展与研究现状
1.2.1 位置/力控制方法的发展与现状
1.2.2 位置/力控制中研究问题的发展与现状
1.2.3 当前研究存在的问题
1.3 本文研究问题的提出
1.4 自抗扰控制技术的发展与应用
1.5 论文的研究内容与章节安排
第2章 全方位移动机械臂的运动学与动力学分析
2.1 运动学模型分析
2.2 动力学模型分析
2.2.1 系统的动能与势能的计算
2.2.2 动力学方程计算
2.3 本章小结
第3章 扰动存在情况下全方位移动机械臂的位置/力控制
3.1 移动机械臂系统的无源性分析
3.2 基于无源性的自抗扰控制算法
3.2.1 改进线性扩张状态观测器的设计
3.2.2 无源性控制器的设计
3.3 控制系统稳定性证明
3.3.1 观测误差的敛散性分析
3.3.2 闭环系统稳定性分析
3.4 仿真结果与分析
3.5 本章小结
第4章 环境不确定情况下全方位移动机械臂的位置/力控制
4.1 前言
4.2 环境不确定情况下全方位移动机械臂的位置/力控制系统的设计
4.2.1 阻抗参数自适应算法
4.2.2 全方位移动机械臂的位置/力控制算法
4.3 控制系统稳定性分析
4.4 仿真与结果分析
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 论文总结
5.2 工作展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种抑制初始微分峰值现象的改进型三阶时变参数扩张状态观测器[J]. 孙佃升,章跃进. 电机与控制学报. 2017(09)
[2]基于粒子群算法的阻抗控制在机械臂柔顺控制中的应用[J]. 周晓东,任天助,张激扬,周锐. 空间控制技术与应用. 2016(03)
[3]适应环境刚度、阻尼参数未知或变化的机器人阻抗控制方法[J]. 李正义,曹汇敏. 中国机械工程. 2014(12)
[4]快速刀具伺服系统自抗扰控制的研究与实践[J]. 吴丹,赵彤,陈恳. 控制理论与应用. 2013(12)
[5]基于阻抗控制的机器人力控制算法性能分析[J]. 王芳,杨振. 制造业自动化. 2010(09)
[6]全方位移动机械手运动控制Ⅰ——建模与控制[J]. 谭湘敏,赵冬斌,易建强,徐冬. 机械工程学报. 2009(01)
[7]全方位移动机械手运动控制Ⅱ——鲁棒控制[J]. 徐冬,赵冬斌,易建强,谭湘敏. 机械工程学报. 2009(01)
[8]自抗扰控制技术[J]. 韩京清. 前沿科学. 2007(01)
[9]不确定曲面上非完整移动机器人的鲁棒镇定[J]. 祝晓才,董国华,蔡自兴,胡德文. 动力学与控制学报. 2006(04)
[10]一种全方位移动机械手的可操作度分析[J]. 李新春,赵冬斌,易建强. 中国机械工程. 2006(14)
博士论文
[1]机器人与环境间力/位置控制技术研究与应用[D]. 李正义.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]机械臂末端力/位置混合控制方法研究[D]. 李超.哈尔滨工程大学 2015
[2]空间机械臂力柔顺控制方法研究[D]. 董晓星.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3634913
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3634913.html
