基于自抗擾控制技術(shù)的多自由度機(jī)械臂軌跡跟蹤.pdf

1、機(jī)器人技術(shù)近幾年來(lái)的高速發(fā)展與其美好前景，使得越來(lái)越多的國(guó)家、公司與學(xué)者投入到相關(guān)領(lǐng)域的研究中，推動(dòng)了機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展。機(jī)器人控制技術(shù)作為機(jī)器人技術(shù)的核心，在機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)著越來(lái)越重要的地位，因此對(duì)于機(jī)器人控制技術(shù)的研究對(duì)我們的實(shí)際生產(chǎn)生活都有著十分積極的意義。
　　多自由度關(guān)節(jié)機(jī)械臂作為一類(lèi)復(fù)雜的被控對(duì)象，一直是機(jī)器人控制領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。與其它常規(guī)或先進(jìn)控制方法相比，自抗擾控制技術(shù)擁有不依賴(lài)具體動(dòng)力學(xué)模型、控制器設(shè)

2、計(jì)分離性原理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單統(tǒng)一、便于工程實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)。為了探尋一種基于自抗擾技術(shù)的適合實(shí)際機(jī)械臂控制工程的方法，本文以自抗擾控制為核心控制算法，研究了關(guān)節(jié)機(jī)械臂的定位及軌跡跟蹤控制問(wèn)題。通過(guò)關(guān)節(jié)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的理論分析，依靠虛擬樣機(jī)技術(shù)構(gòu)建Kuka-KR30-3六自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人仿真對(duì)象，以自抗擾控制技術(shù)為核心，重點(diǎn)對(duì)機(jī)械臂關(guān)節(jié)定位與軌跡跟蹤控制進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容概括如下:
　　1、多自由度關(guān)節(jié)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué)研究，主

3、要是對(duì)于機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)與逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的求解，以及動(dòng)力學(xué)分析。從多自由度機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)出發(fā)，以Kuka-KR30-3垂直關(guān)節(jié)機(jī)械臂為例，利用D-H參數(shù)法建立了相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并采用解析法分析了機(jī)械臂關(guān)節(jié)角與位姿的定量關(guān)系，推導(dǎo)出了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的封閉解析解。采用拉格朗日(Lagrange)函數(shù)法推導(dǎo)了N自由度機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)方程，為軌跡跟蹤控制器的設(shè)計(jì)、軌跡規(guī)劃的研究工作奠定了基礎(chǔ);
　　2、基于自抗擾控制技術(shù)的多自由度關(guān)節(jié)機(jī)械臂控制器的實(shí)現(xiàn)。從

4、自抗擾控制基礎(chǔ)理論出發(fā)，結(jié)合被控對(duì)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果與實(shí)際工程應(yīng)用的要求，在Matlab平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)了適合多自由度關(guān)節(jié)機(jī)械臂的自抗擾控制器;
　　3、對(duì)自抗擾控制器對(duì)多自由度機(jī)械臂跟蹤控制進(jìn)行了仿真研究。采用ADAMS機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真軟件構(gòu)建了Kuka-KR30-3機(jī)械臂的虛擬樣機(jī)并聯(lián)合Matlab軟件搭建了聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在仿真實(shí)驗(yàn)中選取了目前工程中常用的PID控制器作為對(duì)照。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在多自由度關(guān)節(jié)機(jī)械臂的定位控制