本文關(guān)鍵詞：變論域自適應(yīng)模糊控制在機(jī)械手軌跡跟蹤中的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 機(jī)械手軌跡跟蹤 常規(guī)模糊控制 變論域自適應(yīng)模糊控制 高精度

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,機(jī)械手系統(tǒng)已發(fā)展成為工業(yè)控制領(lǐng)域中不可或缺的設(shè)備裝置,并逐漸向其它領(lǐng)域滲透。機(jī)械手系統(tǒng)的核心是控制系統(tǒng),作為機(jī)械手兩大運(yùn)動(dòng)控制問題之一的機(jī)械手軌跡跟蹤控制也成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。機(jī)械手軌跡跟蹤控制的主要目的是通過系統(tǒng)控制器給機(jī)械手關(guān)節(jié)施加控制力矩,使得機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過程中的關(guān)節(jié)角位移、角速度等狀態(tài)變量跟蹤給定的期望軌跡,最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械手末端平穩(wěn)地完成規(guī)定的作業(yè)流程。隨著生活水平的提高,人們對機(jī)械手軌跡跟蹤的精度也提出更高要求,不僅是能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的跟蹤、一般直線跟蹤和曲線跟蹤,而是能夠?qū)崿F(xiàn)對任意指定路徑高精度的跟蹤。然而機(jī)械手系統(tǒng)本身是一個(gè)高度非線性、強(qiáng)耦合的多輸入多輸出復(fù)雜系統(tǒng),這些都使得機(jī)械手系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型難以得到,加之負(fù)載變化、隨機(jī)擾動(dòng)等外界因素和模型自身不確定性因素的影響,這些都大大增加了機(jī)械手軌跡跟蹤控制問題的難度。因此本文就機(jī)械手的軌跡跟蹤控制問題展開研究,充分利用傳統(tǒng)模糊控制方法設(shè)計(jì)簡單且不依賴被控對象精確數(shù)學(xué)模型等的優(yōu)點(diǎn),并彌補(bǔ)其控制精度低的不足,引入變論域的思想,提出了一種機(jī)械手軌跡跟蹤的高精度變論域自適應(yīng)模糊控制方法,主要研究要點(diǎn)如下:本文首先搭建了基于拉格朗日方程的機(jī)械手動(dòng)力學(xué)模型,并分析了其模型特點(diǎn),為后續(xù)控制器的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。其次針對機(jī)械手的軌跡跟蹤問題,在MATLAB中設(shè)計(jì)了機(jī)械手的常規(guī)模糊控制器,并在SIMULINK中通過多組仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模糊控制器的良好魯棒性和不依賴對象精確數(shù)學(xué)模型的優(yōu)點(diǎn),但均存在控制精度較低的問題。針對此問題,于是接下來引入變論域的思想,設(shè)計(jì)了論域伸縮因子,通過編寫S函數(shù),實(shí)現(xiàn)了對機(jī)械手軌跡跟蹤的變論域自適應(yīng)模糊控制器的設(shè)計(jì),并且仿真驗(yàn)證了該變論域自適應(yīng)模糊控制器的有效性。最后通過一系列系統(tǒng)的仿真比較實(shí)驗(yàn),充分顯示了該變論域自適應(yīng)模糊控制器與常規(guī)模糊控制器相比具有十足的優(yōu)越性,且可與傳統(tǒng)模糊自適應(yīng)控制效果相媲美,甚至更好;是一種設(shè)計(jì)簡單,調(diào)節(jié)參數(shù)少,穩(wěn)定性好的高精度自適應(yīng)模糊控制器,非常適合用在目前對精度要求較高的機(jī)械手軌跡跟蹤控制當(dāng)中。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)械手軌跡跟蹤 常規(guī)模糊控制 變論域自適應(yīng)模糊控制 高精度
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP241
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 研究背景和意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 機(jī)械手的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 機(jī)械手的軌跡跟蹤控制方法研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文主要工作和結(jié)構(gòu)安排13-15
• 1.3.1 主要工作13-14
• 1.3.2 結(jié)構(gòu)安排14-15
• 第2章 機(jī)械手的動(dòng)力學(xué)分析與建模15-21
• 2.1 拉格朗日方程15-16
• 2.2 基于拉格朗日方程的機(jī)械手動(dòng)力學(xué)建模16-19
• 2.3 機(jī)械手動(dòng)力學(xué)模型的特點(diǎn)19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第3章 機(jī)械手的模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真21-40
• 3.1 模糊控制的理論基礎(chǔ)21-29
• 3.1.1 模糊集合21-24
• 3.1.2 模糊控制器24-29
• 3.2 機(jī)械手模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)29-33
• 3.2.1 機(jī)械手軌跡跟蹤的模糊控制方案29-30
• 3.2.2 模糊控制器設(shè)計(jì)30-33
• 3.3 仿真實(shí)驗(yàn)33-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 機(jī)械手的變論域自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真40-55
• 4.1 變論域自適應(yīng)模糊控制的理論基礎(chǔ)40-42
• 4.1.1 模糊控制器的插值機(jī)理40
• 4.1.2 雙輸入單輸出分片插值函數(shù)40-41
• 4.1.3 控制規(guī)則的單調(diào)性與控制函數(shù)的單調(diào)性41-42
• 4.2 變論域自適應(yīng)模糊控制器的基本原理42-44
• 4.2.1 變論域自適應(yīng)模糊控制算法的基本結(jié)構(gòu)42-43
• 4.2.2 變論域伸縮因子簡介43-44
• 4.3 機(jī)械手的變論域自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)44-48
• 4.3.1 機(jī)械手軌跡跟蹤的變論域自適應(yīng)模糊控制方案44-45
• 4.3.2 論域伸縮因子的選擇45-48
• 4.4 仿真實(shí)驗(yàn)48-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 變論域自適應(yīng)模糊控制的性能分析與比較55-69
• 5.1 控制規(guī)則的簡化處理55-56
• 5.2 變論域自適應(yīng)模糊控制與常規(guī)模糊控制的比較實(shí)驗(yàn)56-64
• 5.3 變論域自適應(yīng)模糊控制與其它控制方法的比較實(shí)驗(yàn)64-66
• 5.4 變論域自適應(yīng)模糊控制與常規(guī)模糊控制的結(jié)合66-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第6章 總結(jié)與展望69-72
• 6.1 總結(jié)69-70
• 6.2 展望70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 附錄77-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研情況84

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1 岳士弘,張紹杰,李平;變論域自適應(yīng)模糊控制器失真率的計(jì)算[J];控制理論與應(yīng)用;2005年05期

2 段玉壘;胡孔贊;;一類改進(jìn)的自適應(yīng)模糊控制器的設(shè)計(jì)[J];南京曉莊學(xué)院學(xué)報(bào);2008年03期

3 禹牛云;朱穎合;;變論域自適應(yīng)模糊PID控制器的設(shè)計(jì)與仿真[J];中國水運(yùn)(下半月);2010年01期

4 葛楠;李鐵鷹;王宇慧;;變論域模糊PID算法在供熱控制中的應(yīng)用[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2012年34期

5 潘永平;王欽若;;變論域自適應(yīng)模糊PID控制器設(shè)計(jì)[J];電氣自動(dòng)化;2007年03期

6 曹宗嶺;曹國強(qiáng);吳黎艷;于譚繼;;基于變論域模糊PID算法的壓力試驗(yàn)機(jī)[J];計(jì)算機(jī)測量與控制;2010年08期

7 莫紅;;時(shí)變論域下的語言動(dòng)力學(xué)軌跡[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);2012年10期

8 侯洪慶;劉剛;王明昊;趙鵬濤;;基于變論域理論的模糊自適應(yīng)控制方法研究[J];微計(jì)算機(jī)信息;2012年01期

9 趙國亮;張永立;李洪興;;區(qū)間Ⅱ型變論域自適應(yīng)模糊邏輯控制器[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2012年06期

10 尚強(qiáng);王明春;尹凌霄;;基于粒子群優(yōu)化算法的變論域模糊PID控制器在過熱汽溫控制中的應(yīng)用[J];發(fā)電設(shè)備;2014年01期

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1 陳富國;鄧冠男;譚彥華;;一種改進(jìn)的三級倒立擺變論域模糊控制器設(shè)計(jì)[A];2009年中國智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（第八分冊）[控制理論與應(yīng)用（�？[C];2009年

2 趙加祥;陳增強(qiáng);徐旭林;;基于變論域模糊H~∞控制器的遲滯非線性系統(tǒng)的跟蹤控制[A];第二十七屆中國控制會(huì)議論文集[C];2008年

3 楊昔陽;于福生;許小瑞;;雙容水箱液位的分層變論域模糊控制[A];2009中國控制與決策會(huì)議論文集（1）[C];2009年

4 金建濤;王廣軍;;基于Smith預(yù)估計(jì)器的變論域模糊控制[A];2004電站自動(dòng)化信息化學(xué)術(shù)技術(shù)交流會(huì)議論文集[C];2004年

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1 路永坤;穩(wěn)定變論域模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究[D];天津大學(xué);2010年

2 單偉偉;變論域自適應(yīng)模糊控制器的VLSI實(shí)現(xiàn)研究[D];清華大學(xué);2008年

3 龍祖強(qiáng);變論域模糊控制器的若干重要問題研究[D];中南大學(xué);2011年

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1 王紫薇;變論域自適應(yīng)模糊控制的木塑擠出機(jī)料筒溫度控制研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2016年

2 楊麗;變論域自適應(yīng)模糊控制在機(jī)械手軌跡跟蹤中的應(yīng)用研究[D];西南石油大學(xué);2016年

3 陳嬋娟;基于磁流變減震器起落架的動(dòng)力學(xué)控制算法及實(shí)現(xiàn)[D];中國民航大學(xué);2013年

4 許苗峰;模糊PID控制算法研究及其在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[D];華北電力大學(xué);2016年

5 歐陽雨辰;基于時(shí)變論域的員工勝任力評估[D];長沙理工大學(xué);2015年

6 譚丹;時(shí)變論域下區(qū)間二型模糊集合的在線評論分析[D];長沙理工大學(xué);2015年

7 曹玉飛;自動(dòng)泊車系統(tǒng)建模與控制策略研究[D];重慶交通大學(xué);2016年

8 楊麗;變論域自適應(yīng)模糊控制在機(jī)械手軌跡跟蹤中的應(yīng)用研究[D];西南石油大學(xué);2016年

9 王藝;變論域自適應(yīng)模糊控制器的研究[D];西南師范大學(xué);2004年

10 龍祖強(qiáng);基于變論域的倒立擺模糊控制系統(tǒng)的研究[D];中南大學(xué);2004年

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