發(fā)布時(shí)間：2018-01-20 06:04

  本文關(guān)鍵詞： 2自由度機(jī)器人 轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié) LuGre摩擦模型 關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩控制 粒子群算法 參數(shù)辨識(shí)　出處：《華僑大學(xué)》2013年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：機(jī)器人關(guān)節(jié)作為機(jī)器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)部件，其性能的好壞將直接影響機(jī)器人的性能。由于關(guān)節(jié)中都存在著摩擦，而由摩擦引起的定位與跟蹤誤差、極限環(huán)振蕩等現(xiàn)象已成為阻礙機(jī)器人性能提高的主要障礙，因此合理地解決關(guān)節(jié)中存在的非線性摩擦的問(wèn)題已成為機(jī)器人學(xué)研究的難點(diǎn)問(wèn)題之一。對(duì)這一問(wèn)題的分析準(zhǔn)確與否將會(huì)對(duì)機(jī)器人的控制效果產(chǎn)生直接的影響。由于摩擦現(xiàn)象非常復(fù)雜，目前還很難從其原理上獲得準(zhǔn)確唯一的數(shù)學(xué)模型，在已知的模型中，LuGre摩擦模型能較好地解釋摩擦力的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，但是LuGre摩擦模型參數(shù)的辨識(shí)卻非常困難。 不失一般性，本文研究2自由度機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)LuGre摩擦模型參數(shù)辨識(shí)問(wèn)題，如下： 首先，在2自由度機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程的基礎(chǔ)上，結(jié)合LuGre摩擦模型，建立2自由度機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的LuGre摩擦模型。 其次，通過(guò)對(duì)2自由度機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的LuGre摩擦模型進(jìn)行理論分析，，獲得靜力參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)辨識(shí)的最小化目標(biāo)函數(shù)，同時(shí)指出摩擦參數(shù)的辨識(shí)必須在開展關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩控制實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上方能實(shí)現(xiàn)；接著在詳細(xì)分析粒子群算法結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)置及算法改進(jìn)等關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，用MatLab編寫基于粒子群算法的LuGre摩擦模型靜力參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)辨識(shí)程序。 再次，構(gòu)建基于交流伺服電機(jī)以實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩控制為目標(biāo)的2自由度機(jī)器人實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和調(diào)試，編寫基于關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩控制的伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)讀取程序。 最后，進(jìn)行基于實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)研究，分別對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)進(jìn)行獨(dú)立控制的參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)和同時(shí)控制的參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較理想，其表明本文的實(shí)驗(yàn)辨識(shí)方法是可行的，但辨識(shí)精度有待進(jìn)一步提高。
[Abstract]:As the basic component of robot system, the performance of robot joints will directly affect the performance of the robot. Because of the friction in the joints, and the friction caused by the positioning and tracking errors. Limit cycle oscillation has become the main obstacle to the improvement of robot performance. Therefore, reasonably solving the problem of nonlinear friction in joints has become one of the difficult problems in robotics research. Whether the analysis of this problem is accurate or not will have a direct impact on the control effect of the robot. Friction is very complex. At present, it is difficult to obtain the exact and unique mathematical model from its principle. Among the known models, LuGre friction model can explain the static and dynamic characteristics of friction. But the parameter identification of LuGre friction model is very difficult. In this paper, the parameter identification of the LuGre friction model of a two-degree-of-freedom robot rotation joint is studied, which is as follows: Firstly, based on the dynamic equation of two-degree-of-freedom robot and LuGre friction model, the LuGre friction model of two-degree-of-freedom robot rotation joint is established. Secondly, the minimum objective function of static and dynamic parameters identification is obtained by theoretical analysis of the LuGre friction model of the rotating joint of a two-degree-of-freedom robot. At the same time, it is pointed out that the identification of friction parameters must be realized on the basis of joint torque control experiment. Then on the basis of detailed analysis of particle swarm optimization structure, parameter setting and algorithm improvement and other key technologies. The identification program of static and dynamic parameters of LuGre friction model based on particle swarm optimization (PSO) is programmed by MatLab. Thirdly, a two-degree-of-freedom robot experimental prototype based on AC servo motor is constructed to achieve joint torque control, and the parameters of the experimental prototype are set up and debugged. Write servo motor motion data reading program based on joint torque control. Finally, the parameter identification experiment based on the experimental prototype is carried out. The parameters identification experiment of independent control and simultaneous control of rotating joint is carried out, respectively. The experimental results are satisfactory. It shows that the experimental identification method in this paper is feasible, but the identification accuracy needs to be further improved.
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP242;TH117.1

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本文編號(hào)：1447132