發(fā)布時間：2018-01-20 06:04

  本文關(guān)鍵詞： 2自由度機器人 轉(zhuǎn)動關(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　出處：《華僑大學(xué)》2013年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：機器人關(guān)節(jié)作為機器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)部件，其性能的好壞將直接影響機器人的性能。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題已成為機器人學(xué)研究的難點問題之一。對這一問題的分析準確與否將會對機器人的控制效果產(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)和動態(tài)特性，但是LuGre摩擦模型參數(shù)的辨識卻非常困難。 不失一般性，本文研究2自由度機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)LuGre摩擦模型參數(shù)辨識問題，如下： 首先，在2自由度機器人動力學(xué)方程的基礎(chǔ)上，結(jié)合LuGre摩擦模型，建立2自由度機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的LuGre摩擦模型。 其次，通過對2自由度機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的LuGre摩擦模型進行理論分析，，獲得靜力參數(shù)和動力參數(shù)辨識的最小化目標函數(shù)，同時指出摩擦參數(shù)的辨識必須在開展關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩控制實驗的基礎(chǔ)上方能實現(xiàn)；接著在詳細分析粒子群算法結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)置及算法改進等關(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)和動力參數(shù)辨識程序。 再次，構(gòu)建基于交流伺服電機以實現(xiàn)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩控制為目標的2自由度機器人實驗樣機，并對實驗樣機進行參數(shù)設(shè)置和調(diào)試，編寫基于關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩控制的伺服電機運動數(shù)據(jù)讀取程序。 最后，進行基于實驗樣機的參數(shù)辨識實驗研究，分別對轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)進行獨立控制的參數(shù)辨識實驗和同時控制的參數(shù)辨識實驗。實驗結(jié)果比較理想，其表明本文的實驗辨識方法是可行的，但辨識精度有待進一步提高。
[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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP242;TH117.1

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本文編號：1447132