發(fā)布時間：2017-04-14 04:05

  本文關鍵詞：可移動機械臂軌跡跟蹤控制方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：可移動機械臂是將工業(yè)上傳統(tǒng)機械臂裝配在可移動平臺上,將移動機器人優(yōu)勢與工業(yè)機械臂優(yōu)勢相結合,拓寬了其應用領域。目前,在工業(yè)生產(chǎn)、宇宙探測、家政服務、深海開發(fā)、軍事排險等領域得到了諸多應用。因此,對于可移動機械臂軌跡跟蹤控制與路徑規(guī)劃控制的算法研究是具有里程碑式的意義。此外,移動平臺與機械臂存在強烈的耦合,在執(zhí)行任務時二者因受到彼此的影響,設計控制律效果將會大打折扣,無法完成理想目標。本文采用帶有兩自由度連桿的可移動機械臂系統(tǒng)為研究對象,運用具有結構相對簡單、對模型沒有精確性要求、抗干擾能力強等特性的自抗擾控制技術對被控對象的軌跡跟蹤控制方法進行了相關的理論與仿真實驗分析。并對被控系統(tǒng)的路徑規(guī)劃問題進行了研討。本文的主要研究內(nèi)容包括:針對強非線性被控系統(tǒng),用數(shù)學方法描述建立反映其系統(tǒng)性質(zhì)的簡單實用的數(shù)學模型。通過對可移動機械臂自身帶有的機構冗余度分析以及其受到的非完整性約束影響,使用拉格朗日功能平衡法推導出系統(tǒng)的動力學模型,為探究系統(tǒng)路徑規(guī)劃問題與研究軌跡跟蹤控制算法奠定有利的基礎。由表征空間法對執(zhí)行給定目標的被控系統(tǒng)進行路徑規(guī)劃,在空間中得到表示每一時刻可移動機械臂系統(tǒng)狀態(tài)的節(jié)點,并采用A*算法搜索出一條無碰撞、理想的路徑。此外,本文從理論控制方面,針對可移動機械臂系統(tǒng)模型設計了基于自抗擾控制技術的軌跡跟蹤控制策略。根據(jù)可移動機械臂系統(tǒng)機構上冗余的特性,引入系統(tǒng)輸入力矩分解的設計思路,來解決機械臂末端執(zhí)行器與移動平臺之間存在的耦合問題。依據(jù)自抗擾控制器對模型的不依賴性與抗干擾性,最終設計出移動平臺與機械臂末端執(zhí)行器運動軌跡控制器,并通過仿真實驗驗證了設計控制算法的有效性。
【關鍵詞】：可移動機械臂 路徑規(guī)劃 A*算法 自抗擾控制器
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-15
• 1.1 課題的研究背景及意義7-8
• 1.2 可移動機械臂的發(fā)展概述8-11
• 1.3 可移動機械臂系統(tǒng)軌跡跟蹤與路徑規(guī)劃方法綜述11-13
• 1.4 主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排13-15
• 第二章 可移動機械臂系統(tǒng)模型建立15-26
• 2.1 引言15
• 2.2 移動機器人模型建立15-18
• 2.2.1 移動機器人運動學分析15-17
• 2.2.2 移動機器人動力學模型建立17-18
• 2.3 機械臂動力學模型建立18-21
• 2.4 可移動機械臂模型建立21-25
• 2.4.1 可移動機械臂運動學模型建立21-23
• 2.4.2 可移動機械臂動力學模型建立23-25
• 2.5 本章小結25-26
• 第三章 基于表征空間的可移動機械臂路徑規(guī)劃方法研究26-35
• 3.1 引言26
• 3.2 系統(tǒng)表征空間模型建立及規(guī)劃方法概述26-30
• 3.2.1 建立空間模型26-28
• 3.2.2 空間路徑搜索方法28-30
• 3.3 基于表征空間的可移動機械臂系統(tǒng)路徑規(guī)劃方法研究30-34
• 3.3.1 基于表征空間的可移動機械臂系統(tǒng)模型建立30-32
• 3.3.2 基于表征空間的可移動機械臂系統(tǒng)路徑規(guī)劃方法研究32-34
• 3.4 本章小結34-35
• 第四章 自抗擾控制器設計與仿真實驗研究35-44
• 4.1 自抗擾控制器概述35-39
• 4.1.1 跟蹤微分器（TD）35-36
• 4.1.2 非線性誤差反饋（NLSEF）36-38
• 4.1.3 擴張狀態(tài)觀測器（ESO）38-39
• 4.2 自抗擾控制器結構分析與仿真實驗研究39-41
• 4.2.1 自抗擾控制器結構分析39-40
• 4.2.2 自抗擾控制器仿真實驗研究40-41
• 4.3 自抗擾控制器參數(shù)整定41-43
• 4.3.1 跟蹤微分器的參數(shù)整定41-42
• 4.3.2 擴張狀態(tài)觀測器的參數(shù)整定42-43
• 4.3.3 非線性誤差反饋的參數(shù)整定43
• 4.4 本章小結43-44
• 第五章 基于自抗擾技術的可移動機械臂軌跡跟蹤控制方法研究44-51
• 5.1 引言44
• 5.2 基于自抗擾技術（ADRC）的可移動機械臂軌跡跟蹤控制器設計44-49
• 5.2.1 基于ADRC的可移動機械臂輸入力矩控制器設計44-46
• 5.2.2 基于ADRC的可移動機械臂末端執(zhí)行器控制器設計46-48
• 5.2.3 基于ADRC的可移動機械臂移動平臺控制器設計48-49
• 5.3 仿真實驗研究49-50
• 5.4 本章小結50-51
• 第六章 總結與展望51-53
• 致謝53-54
• 參考文獻54-58
• 作者簡介58
• 攻讀碩士學位期間研究成果58

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