基于自抗擾的全方位移動機械臂的位置/力控制研究
發(fā)布時間：2022-02-20 11:04
目前移動機械臂在工業(yè)制造中扮演著越來越重要的角色,開展移動機械臂的位置/力控制研究具有重要的現實意義。然而在實際應用中移動機械臂的位置/力控制受到很多因素的影響,比如,模型參數不精確、外力擾動以及外界環(huán)境不確定等因素。實現移動機械臂的位置/力的精確控制成為行業(yè)內的研究難點。本文以全方位移動機械臂為研究對象,開展了移動機械臂的位置/力的控制研究。首先,分析全方位移動機械臂系統的運動學、動力學關系。利用D-H表示法對其進行運動學分析得到了各關節(jié)的位置變量與末端操作空間的位置變量之間的關系;利用拉格朗日方程法對其進行動力學分析,建立了一體化動力學模型。其次,針對全方位移動機械臂的位置/力控制中存在的模型參數不精確、關節(jié)之間存在摩擦及外部干擾等問題,提出一種基于無源性理論的自抗擾算法。該控制算法包括無源性控制器和改進線性擴張狀態(tài)觀測器兩部分。無源性控制器利用全方位移動機械臂的無源特性,從能量的角度出發(fā)設計無源性控制器保證了系統的穩(wěn)定性。從積分飽和與調節(jié)速度兩個方面對傳統線性擴張狀態(tài)觀測器做出改進并利用改進的觀測器實時估計系統的全部擾動,然后利用控制輸入信號對擾動做出相應的補償。之后,通過仿真證...
【文章來源】：天津大學天津市211工程院校985工程院校教育部直屬院校
【文章頁數】：72 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 移動機械臂的位置/力控制的發(fā)展與研究現狀
1.2.1 位置/力控制方法的發(fā)展與現狀
1.2.2 位置/力控制中研究問題的發(fā)展與現狀
1.2.3 當前研究存在的問題
1.3 本文研究問題的提出
1.4 自抗擾控制技術的發(fā)展與應用
1.5 論文的研究內容與章節(jié)安排
第2章 全方位移動機械臂的運動學與動力學分析
2.1 運動學模型分析
2.2 動力學模型分析
2.2.1 系統的動能與勢能的計算
2.2.2 動力學方程計算
2.3 本章小結
第3章 擾動存在情況下全方位移動機械臂的位置/力控制
3.1 移動機械臂系統的無源性分析
3.2 基于無源性的自抗擾控制算法
3.2.1 改進線性擴張狀態(tài)觀測器的設計
3.2.2 無源性控制器的設計
3.3 控制系統穩(wěn)定性證明
3.3.1 觀測誤差的斂散性分析
3.3.2 閉環(huán)系統穩(wěn)定性分析
3.4 仿真結果與分析
3.5 本章小結
第4章 環(huán)境不確定情況下全方位移動機械臂的位置/力控制
4.1 前言
4.2 環(huán)境不確定情況下全方位移動機械臂的位置/力控制系統的設計
4.2.1 阻抗參數自適應算法
4.2.2 全方位移動機械臂的位置/力控制算法
4.3 控制系統穩(wěn)定性分析
4.4 仿真與結果分析
4.5 本章小結
第5章 總結與展望
5.1 論文總結
5.2 工作展望
參考文獻
發(fā)表論文和科研情況說明
致謝
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種抑制初始微分峰值現象的改進型三階時變參數擴張狀態(tài)觀測器[J]. 孫佃升,章躍進. 電機與控制學報. 2017(09)
[2]基于粒子群算法的阻抗控制在機械臂柔順控制中的應用[J]. 周曉東,任天助,張激揚,周銳. 空間控制技術與應用. 2016(03)
[3]適應環(huán)境剛度、阻尼參數未知或變化的機器人阻抗控制方法[J]. 李正義,曹匯敏. 中國機械工程. 2014(12)
[4]快速刀具伺服系統自抗擾控制的研究與實踐[J]. 吳丹,趙彤,陳懇. 控制理論與應用. 2013(12)
[5]基于阻抗控制的機器人力控制算法性能分析[J]. 王芳,楊振. 制造業(yè)自動化. 2010(09)
[6]全方位移動機械手運動控制Ⅰ——建模與控制[J]. 譚湘敏,趙冬斌,易建強,徐冬. 機械工程學報. 2009(01)
[7]全方位移動機械手運動控制Ⅱ——魯棒控制[J]. 徐冬,趙冬斌,易建強,譚湘敏. 機械工程學報. 2009(01)
[8]自抗擾控制技術[J]. 韓京清. 前沿科學. 2007(01)
[9]不確定曲面上非完整移動機器人的魯棒鎮(zhèn)定[J]. 祝曉才,董國華,蔡自興,胡德文. 動力學與控制學報. 2006(04)
[10]一種全方位移動機械手的可操作度分析[J]. 李新春,趙冬斌,易建強. 中國機械工程. 2006(14)
博士論文
[1]機器人與環(huán)境間力/位置控制技術研究與應用[D]. 李正義.華中科技大學 2011
碩士論文
[1]機械臂末端力/位置混合控制方法研究[D]. 李超.哈爾濱工程大學 2015
[2]空間機械臂力柔順控制方法研究[D]. 董曉星.哈爾濱工業(yè)大學 2013
本文編號：3634913
【文章來源】：天津大學天津市211工程院校985工程院校教育部直屬院校
【文章頁數】：72 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 移動機械臂的位置/力控制的發(fā)展與研究現狀
1.2.1 位置/力控制方法的發(fā)展與現狀
1.2.2 位置/力控制中研究問題的發(fā)展與現狀
1.2.3 當前研究存在的問題
1.3 本文研究問題的提出
1.4 自抗擾控制技術的發(fā)展與應用
1.5 論文的研究內容與章節(jié)安排
第2章 全方位移動機械臂的運動學與動力學分析
2.1 運動學模型分析
2.2 動力學模型分析
2.2.1 系統的動能與勢能的計算
2.2.2 動力學方程計算
2.3 本章小結
第3章 擾動存在情況下全方位移動機械臂的位置/力控制
3.1 移動機械臂系統的無源性分析
3.2 基于無源性的自抗擾控制算法
3.2.1 改進線性擴張狀態(tài)觀測器的設計
3.2.2 無源性控制器的設計
3.3 控制系統穩(wěn)定性證明
3.3.1 觀測誤差的斂散性分析
3.3.2 閉環(huán)系統穩(wěn)定性分析
3.4 仿真結果與分析
3.5 本章小結
第4章 環(huán)境不確定情況下全方位移動機械臂的位置/力控制
4.1 前言
4.2 環(huán)境不確定情況下全方位移動機械臂的位置/力控制系統的設計
4.2.1 阻抗參數自適應算法
4.2.2 全方位移動機械臂的位置/力控制算法
4.3 控制系統穩(wěn)定性分析
4.4 仿真與結果分析
4.5 本章小結
第5章 總結與展望
5.1 論文總結
5.2 工作展望
參考文獻
發(fā)表論文和科研情況說明
致謝
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種抑制初始微分峰值現象的改進型三階時變參數擴張狀態(tài)觀測器[J]. 孫佃升,章躍進. 電機與控制學報. 2017(09)
[2]基于粒子群算法的阻抗控制在機械臂柔順控制中的應用[J]. 周曉東,任天助,張激揚,周銳. 空間控制技術與應用. 2016(03)
[3]適應環(huán)境剛度、阻尼參數未知或變化的機器人阻抗控制方法[J]. 李正義,曹匯敏. 中國機械工程. 2014(12)
[4]快速刀具伺服系統自抗擾控制的研究與實踐[J]. 吳丹,趙彤,陳懇. 控制理論與應用. 2013(12)
[5]基于阻抗控制的機器人力控制算法性能分析[J]. 王芳,楊振. 制造業(yè)自動化. 2010(09)
[6]全方位移動機械手運動控制Ⅰ——建模與控制[J]. 譚湘敏,趙冬斌,易建強,徐冬. 機械工程學報. 2009(01)
[7]全方位移動機械手運動控制Ⅱ——魯棒控制[J]. 徐冬,趙冬斌,易建強,譚湘敏. 機械工程學報. 2009(01)
[8]自抗擾控制技術[J]. 韓京清. 前沿科學. 2007(01)
[9]不確定曲面上非完整移動機器人的魯棒鎮(zhèn)定[J]. 祝曉才,董國華,蔡自興,胡德文. 動力學與控制學報. 2006(04)
[10]一種全方位移動機械手的可操作度分析[J]. 李新春,趙冬斌,易建強. 中國機械工程. 2006(14)
博士論文
[1]機器人與環(huán)境間力/位置控制技術研究與應用[D]. 李正義.華中科技大學 2011
碩士論文
[1]機械臂末端力/位置混合控制方法研究[D]. 李超.哈爾濱工程大學 2015
[2]空間機械臂力柔順控制方法研究[D]. 董曉星.哈爾濱工業(yè)大學 2013
本文編號：3634913
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