本文關(guān)鍵詞：可移動機(jī)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(jī)械臂是將工業(yè)上傳統(tǒng)機(jī)械臂裝配在可移動平臺上,將移動機(jī)器人優(yōu)勢與工業(yè)機(jī)械臂優(yōu)勢相結(jié)合,拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。目前,在工業(yè)生產(chǎn)、宇宙探測、家政服務(wù)、深海開發(fā)、軍事排險等領(lǐng)域得到了諸多應(yīng)用。因此,對于可移動機(jī)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(jī)械臂存在強(qiáng)烈的耦合,在執(zhí)行任務(wù)時二者因受到彼此的影響,設(shè)計控制律效果將會大打折扣,無法完成理想目標(biāo)。本文采用帶有兩自由度連桿的可移動機(jī)械臂系統(tǒng)為研究對象,運(yùn)用具有結(jié)構(gòu)相對簡單、對模型沒有精確性要求、抗干擾能力強(qiáng)等特性的自抗擾控制技術(shù)對被控對象的軌跡跟蹤控制方法進(jìn)行了相關(guān)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(jìn)行了研討。本文的主要研究內(nèi)容包括:針對強(qiáng)非線性被控系統(tǒng),用數(shù)學(xué)方法描述建立反映其系統(tǒng)性質(zhì)的簡單實用的數(shù)學(xué)模型。通過對可移動機(jī)械臂自身帶有的機(jī)構(gòu)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(dǎo)出系統(tǒng)的動力學(xué)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(chǔ)。由表征空間法對執(zhí)行給定目標(biāo)的被控系統(tǒng)進(jìn)行路徑規(guī)劃,在空間中得到表示每一時刻可移動機(jī)械臂系統(tǒng)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn),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(jī)械臂系統(tǒng)模型設(shè)計了基于自抗擾控制技術(shù)的軌跡跟蹤控制策略。根據(jù)可移動機(jī)械臂系統(tǒng)機(jī)構(gòu)上冗余的特性,引入系統(tǒng)輸入力矩分解的設(shè)計思路,來解決機(jī)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(shè)計出移動平臺與機(jī)械臂末端執(zhí)行器運(yùn)動軌跡控制器,并通過仿真實驗驗證了設(shè)計控制算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：可移動機(jī)械臂 路徑規(guī)劃 A*算法 自抗擾控制器
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jī)械臂的發(fā)展概述8-11
• 1.3 可移動機(jī)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(jī)械臂系統(tǒng)模型建立15-26
• 2.1 引言15
• 2.2 移動機(jī)器人模型建立15-18
• 2.2.1 移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析15-17
• 2.2.2 移動機(jī)器人動力學(xué)模型建立17-18
• 2.3 機(jī)械臂動力學(xué)模型建立18-21
• 2.4 可移動機(jī)械臂模型建立21-25
• 2.4.1 可移動機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)模型建立21-23
• 2.4.2 可移動機(jī)械臂動力學(xué)模型建立23-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 基于表征空間的可移動機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)械臂系統(tǒng)路徑規(guī)劃方法研究32-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 自抗擾控制器設(shè)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(kuò)張狀態(tài)觀測器（ESO）38-39
• 4.2 自抗擾控制器結(jié)構(gòu)分析與仿真實驗研究39-41
• 4.2.1 自抗擾控制器結(jié)構(gòu)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(kuò)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(jié)43-44
• 第五章 基于自抗擾技術(shù)的可移動機(jī)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(shù)（ADRC）的可移動機(jī)械臂軌跡跟蹤控制器設(shè)計44-49
• 5.2.1 基于ADRC的可移動機(jī)械臂輸入力矩控制器設(shè)計44-46
• 5.2.2 基于ADRC的可移動機(jī)械臂末端執(zhí)行器控制器設(shè)計46-48
• 5.2.3 基于ADRC的可移動機(jī)械臂移動平臺控制器設(shè)計48-49
• 5.3 仿真實驗研究49-50
• 5.4 本章小結(jié)50-51
• 第六章 總結(jié)與展望51-53
• 致謝53-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 作者簡介58
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果58

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本文編號：305147