隨著中國智能制造的快速發(fā)展,機械臂的研發(fā)水平迅速成長,使得機械臂精確的跟蹤控制問題逐漸成為研究熱點。本文基于模型控制和無模型控制兩種方案研究了多輸入多輸出的n自由度的機械臂系統(tǒng)的軌跡跟蹤控制問題。同時結(jié)合機械臂的模型不確定性、存在擾動,以及輸出受限、事件觸發(fā)等非線性問題,設(shè)計了基于模型和無模型控制方法下的控制器,利用李雅普諾夫方程等方法從理論上證明控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并進行仿真驗證所提方法的有效性。首先,介紹了機械臂動力學(xué)建模過程及基本控制方法。以二連桿的機械臂系統(tǒng)為例推導(dǎo)出機械臂的歐拉-拉格朗日方程,并推廣到n自由度的機械臂系統(tǒng)的動力學(xué)方程。同時,介紹了自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、迭代控制和無模型自適應(yīng)控制四種控制方法的設(shè)計思路,為后面控制器的設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。其次,研究了一種存在輸出受限和外部擾動情況下基于事件觸發(fā)的機械臂系統(tǒng)自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法。為滿足輸出具有時變非對稱的上下界,提出了一種tan類型的非對稱的障礙李雅普諾夫函數(shù)。同時,考慮了固定閾事件觸發(fā)機制來減少能量消耗。利用擾動觀測器和自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),分別對外界擾動和不確定性的系統(tǒng)模型進行逼近。為驗證了所提控制策略在軌跡跟蹤控... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

機械臂系

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-14-診斷和控制等方面已具有良好的應(yīng)用。采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來逼近函數(shù)f(x)，其算法表示為：22exp()2jijcbx(2-22)Tf()()+xWx(2-23)式中，x表示神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，j表示第j個網(wǎng)絡(luò)隱含層的節(jié)點，()=[]Tix為網(wǎng)絡(luò)的高斯基函數(shù)輸出，jc為高斯函數(shù)的中心值，jb為節(jié)點j的高斯函數(shù)寬度，W為網(wǎng)絡(luò)的理想權(quán)值，表示逼近誤差且具有上界。圖2-2徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖2.3.3迭代學(xué)習(xí)控制迭代學(xué)習(xí)控制于1978年提出，是智能控制中的一種，通過不斷的迭代修正來實現(xiàn)控制目標的改善，其適用于解決具有重復(fù)性運動的非線性、建模困難及耦合強度高的控制問題。由于其不依賴于系統(tǒng)的精確模型，因此算法簡單且需要較少的先驗知識。目前，迭代學(xué)習(xí)在收斂性、魯棒性、學(xué)習(xí)算法和速度上取得了巨大進展。迭代學(xué)習(xí)的基本原理可描述為通過迭代修正逐步改善系統(tǒng)性能，達到控制目標。其被控對象的動態(tài)過程為：

第3章輸出受限和外部擾動下基于事件觸發(fā)的機械臂系統(tǒng)自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制-27-絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)中心分布在1,11,11,11,11,1，參數(shù)選取分別為0.01，100�？刂圃鲆孢x取分別為11K=25，12K=20，2K=diag[35,25]。光滑函數(shù)設(shè)計為31()0.5e0.25tbt，32()0.3e0.2tbt。在擾動觀測器設(shè)計中2Θ(e)選取為常數(shù)dK=diag[5,5]。至于事件觸發(fā)的參數(shù)，我們選取Tm[3,3]，m4，10。第一個連桿和第二個連桿的軌跡追蹤圖像分別如圖3-2和圖3-3所示。兩連桿的追蹤誤差圖像分別如圖3-4和圖3-5所示。從圖中，可以看出兩連桿都成功的追蹤上了期望軌跡，并且誤差均在給定的非對稱的上下界內(nèi)收斂。帶有事件觸發(fā)機制的控制輸入信號圖像分別如圖3-6和圖3-7所示，通過局部放大圖中的控制輸入信號，可以看出觸發(fā)機制的效果。圖3-8展示了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近曲線圖像。圖3-2連桿1的軌跡跟蹤圖像圖3-3連桿2的軌跡跟蹤圖像

【參考文獻】：
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本文編號：3429263