柔性關節(jié)機械臂的建模及控制研究.pdf

1、相對于傳統(tǒng)的剛性機械臂，柔性關節(jié)機械臂具有質(zhì)量輕、體積小、能耗低等特點，其應用范圍越來越廣。比如探索太空的航天機器人、高精度操作機器人、惡劣環(huán)境下從事危險工作的機器人。柔性關節(jié)機械臂的建模以及控制方法的研究有非常重要的實際意義，從而引起了國內(nèi)外許多學者的關注。
　　本文在研究柔性關節(jié)機械臂動力學建模的基礎上，深入開展了柔性關節(jié)機械臂的控制研究，提出了多種控制方法，為柔性關節(jié)機械臂在實際中的應用提供理論依據(jù)。論文的主要研究工作與結論

2、如下：
　　首先查閱國內(nèi)外相關參考文獻，分析關節(jié)柔性產(chǎn)生的原因，并且在 Spong的模型基礎上，運用拉格朗日動力學方程建立了柔性關節(jié)機械臂的通用數(shù)學模型，并且具體推導了多連桿柔性關節(jié)機械臂數(shù)學方程。
　　其次，針對已經(jīng)建立的模型進行反演控制研究。簡要地描述了反演法的發(fā)展情況以及其基本原理，并分析了反演法用于柔性關節(jié)機械臂控制的特點，在此基礎上用反演法設計控制器用于柔性關節(jié)機器人的位置控制研究，并仿真驗證有效性。然后，針對反演

3、法設計的控制器的不足，即對于被控對象參數(shù)變化十分敏感的問題，將神經(jīng)網(wǎng)絡算法引入反演法中設計控制器，對控制器進行了優(yōu)化。
　　然后，針對在工程實際中柔性關節(jié)機械臂系統(tǒng)的狀態(tài)變量不能全部獲得的具體情況，設計了狀態(tài)觀測器，很好的觀測到了系統(tǒng)的各種狀態(tài)變量。再通過已得到的狀態(tài)變量來進行柔性關節(jié)機械臂非線性變換，將復雜的非線性系統(tǒng)控制問題變換為線性系統(tǒng)控制問題，最后再用滑?？刂破鱽砜刂频刃У木€性系統(tǒng)，并且得到了良好的控制效果。
　　最