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分类:工业设计 论文字数:20073 需要金币:2000个
摘要: 在工业领域中,通过机械臂来实现人工智能的运用已经很广泛,本次课题主要研究了多自由度机械臂的鲁棒自适应控制,多自由度属于非线性系统,比一般的线性系统要复杂一点。在本次课题设计中,要了解鲁棒性和自适应性的定义、状态空间法、李雅普诺夫稳定性分析、PID控制、simulink、S函数。本文是通过分析机械臂的受力情况,建立机械臂的动力学方程,分析系统的输入输出之间的关系,再将其转换为状态空间表达式,在matlab中编写程序,用simlink搭建模型,将程序导入S函数里,运行程序,显示出机械臂的位置速度跟踪误差和参数的相关变化。
关键字:机械臂;鲁棒性;自适应性;Simulink;PD控制;S函数
目录
摘要
Abstract
1. 绪论-1
1.1 课题研究的背景和意义-1
1.2 机械臂的国内外发展-1
1.2.1 国外研究现状-1
1.2.2 国内研究现状-2
1.3 鲁棒自适应控制-2
1.4 动力学建模及其结构特性-2
1.5控制理论-3
1.5.1 控制理论的发展史-3
1.4.2 现代控制理论的主要内容-4
2. 基于Matlab计算机仿真-4
2.1 仿真技术的概况-4
2.2 Matlab-4
2.3 Simulink的建模和仿真-5
3. S函数-7
3.1 S函数简介-7
3.2 S函数的调用-8
3.3 S函数使用步骤-8
3.4 函数代码分析-9
4. 机器人控制方法-9
4.1 常用的控制方法-9
4.2 不确定机器人系统的控制-10
4.3 PID控制-10
4.3.1 PID用途-11
4.3.2 调节方法-11
4.3.3 系统分类-11
4.3.4 原理-12
4.3.5 参数整定-12
4.3.6 调节方法-13
4.3.7 PID控制的意义-14
4.3.8 PID控制的不足-14
5. 状态空间分析法-15
5.1 状态和状态空间-15
5.2 单输入单输出线性定常系统-17
5.3 由微分方程建立状态空间表达式-17
5.4 已知状态空间表达式求解系统传递函数-19
5.5 状态空间模型的建立-21
6. 稳定性分析-22
6.1 稳定性概念-22
6.2 判断稳定性的方法-23
6.2.1劳斯-赫尔维茨稳定判据-23
6.2.2根轨迹分析-24
6.2.3奈奎斯特稳定判据-24
6.3 稳态性能指标-25
6.4 李雅普诺夫稳定性分析-25
7.机械臂的鲁棒自适应PD控制-26
7.1问题提出的背景-26
7.2机械臂动力学模型及其结构特性-26
7.3鲁棒自适应控制器的设计-27
7.4机械臂动态方程的线性化推导-29
7.5仿真-32
8. 总结-38
参 考 文 献-39
致谢-40
附录-41