本文選題：視覺(jué)反饋 + 迭代學(xué)習(xí)控制　； 參考：《西南科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：針對(duì)進(jìn)行重復(fù)作業(yè)的機(jī)械手臂控制系統(tǒng),傳統(tǒng)的基于系統(tǒng)模型的算法已很難處理系統(tǒng)參數(shù)不確定性和拒絕外部干擾,難以讓機(jī)械手臂的軌跡跟蹤誤差迅速收斂。通過(guò)視覺(jué)獲取的信息反饋到控制系統(tǒng)以提升機(jī)械手臂軌跡跟蹤精度,分析了圖像處理中的目標(biāo)定位與坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換,為重復(fù)控制系統(tǒng)的期望軌跡提供了依據(jù)。通過(guò)對(duì)視覺(jué)反饋機(jī)械手臂控制算法學(xué)習(xí)研究后,本文采用基于增益矩陣估計(jì)的迭代學(xué)習(xí)算法來(lái)提高機(jī)械手臂在重復(fù)任務(wù)中的軌跡跟蹤精度。本文分析了機(jī)械手臂的正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué),通過(guò)對(duì)不同自由度的機(jī)械手臂仿真和不同增益矩陣的迭代學(xué)習(xí)控制算法的軌跡跟蹤誤差收斂速度對(duì)比分析,研究了控制系統(tǒng)對(duì)重復(fù)軌跡的跟蹤精度問(wèn)題。針對(duì)PD型迭代學(xué)習(xí)控制軌跡跟蹤誤差收斂速度不理想問(wèn)題,提出基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)迭代學(xué)習(xí)控制優(yōu)化控制律的增益參數(shù)。仿真對(duì)比PD型迭代學(xué)習(xí)控制的軌跡跟蹤的誤差收斂速度,結(jié)果表明優(yōu)化后的控制算法提升了機(jī)械手臂軌跡跟蹤誤差收斂速度。針對(duì)不同的增益矩陣對(duì)軌跡跟蹤控制誤差收斂的影響,采用了控制系統(tǒng)頻域特征方程求解方法,提出了將重復(fù)控制器中增益矩陣轉(zhuǎn)換成傾斜增益矩陣以提高系統(tǒng)的誤差收斂速度。仿真對(duì)比基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)迭代學(xué)習(xí)控制的軌跡跟蹤誤差的收斂速度,結(jié)果表明基于傾斜矩陣的控制系統(tǒng)提升了機(jī)械手臂軌跡跟蹤誤差收斂速度,并為控制系統(tǒng)的軌跡跟蹤精度分析提供了以提升誤差收斂速度的實(shí)際增益矩陣數(shù)據(jù)。本文通過(guò)完成優(yōu)化的迭代學(xué)習(xí)控制器設(shè)計(jì),提高了機(jī)械手臂跟蹤重復(fù)軌跡的誤差收斂性能。在上述研究的基礎(chǔ)上,在可以與實(shí)際機(jī)械手臂無(wú)縫銜接的ROS操作系統(tǒng)與V-REP軟件平臺(tái)模擬,最后基于VS軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。
[Abstract]:The traditional algorithm based on system model is difficult to deal with the uncertainty of system parameters and reject external interference, and it is difficult to make the trajectory tracking error of robot arm converge rapidly. The information obtained by vision is fed back to the control system to improve the tracking accuracy of the robot arm. The transformation between target location and coordinate system in image processing is analyzed, which provides the basis for the desired trajectory of the repetitive control system. After studying the control algorithm of the manipulator with visual feedback, an iterative learning algorithm based on gain matrix estimation is proposed to improve the tracking accuracy of the manipulator in repeated tasks. In this paper, the forward and inverse kinematics and dynamics of the manipulator are analyzed. The convergence rate of trajectory tracking error is compared and analyzed through the simulation of the manipulator with different degrees of freedom and the iterative learning control algorithm with different gain matrices. The tracking accuracy of the control system to the repetitive trajectory is studied. Aiming at the problem that the convergence rate of trajectory tracking error of PD iterative learning control is not ideal, the gain parameters of optimal control law based on radial basis function neural network iterative learning control are proposed. The error convergence rate of PD iterative learning control is compared with that of PD type iterative learning control. The results show that the optimized control algorithm improves the convergence speed of trajectory tracking error of manipulator. Aiming at the influence of different gain matrices on the convergence of trajectory tracking control error, the method of solving the characteristic equation in frequency domain of the control system is adopted. In order to improve the error convergence rate of the system, the gain matrix in the repetitive controller is transformed into the tilted gain matrix. The convergence speed of trajectory tracking error based on radial basis function neural network iterative learning control is compared by simulation. The results show that the control system based on tilting matrix can improve the convergence speed of trajectory tracking error of robot arm. The actual gain matrix data to improve the convergence rate of the error are provided for the trajectory tracking accuracy analysis of the control system. In this paper, the optimal iterative learning controller is designed to improve the performance of error convergence in tracking repetitive trajectory of manipulator. On the basis of the above research, the simulation of ROS operating system and V-REP software platform, which can be seamlessly connected with the actual mechanical arm, is implemented based on vs software platform.
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP241

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本文編號(hào)：1888966