基于ARM板的水下主從伺服機械手控制系統(tǒng)軟件設(shè)計及控制算法研究.pdf

1、自上個世紀(jì)以來，豐富的海洋資源吸引各國學(xué)者紛紛投入到海洋的研究中，水下機器人技術(shù)得到了世界各國的高度重視和空前發(fā)展。作為深海作業(yè)潛水器的重要組成部分，水下液壓機械手集機械、電子、液壓技術(shù)為一體，協(xié)助潛水器在惡劣的海洋環(huán)境下完成各種水下作業(yè)。由于海洋環(huán)境復(fù)雜多變，設(shè)計一個可靠的控制系統(tǒng)來保證水下機械手安全、有效的工作十分必要。
　　本控制系統(tǒng)的功能是通過操作水面上的主手，實現(xiàn)對水下機械手的關(guān)節(jié)姿態(tài)變化，配合夾鉗關(guān)節(jié)完成水下作業(yè)。主控

2、制器負(fù)責(zé)信號的集中轉(zhuǎn)發(fā)處理、系統(tǒng)運作的調(diào)度管理和機械手實時狀態(tài)信息監(jiān)控，保證反饋信息與控制指令數(shù)據(jù)流的協(xié)調(diào)、通暢，實現(xiàn)有序的控制任務(wù)。從控制器與主控制器緊密配合，主要承擔(dān)系統(tǒng)信號計算處理和實時控制等工作任務(wù)，實現(xiàn)系統(tǒng)任務(wù)分解和控制程序的模塊化，以便于機械手系統(tǒng)運作時主控制器的調(diào)度。
　　本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾部分:首先介紹了水下機械手研究背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、概述本文主要研究內(nèi)容及研究意義;然后闡述了水下液壓機械手控制系統(tǒng)的

3、原理、組成及各控制模塊的實現(xiàn)方法，描述了主從控制器軟件構(gòu)建環(huán)境及體系結(jié)構(gòu);其次詳細(xì)介紹了整個系統(tǒng)的控制模式、控制策略，介紹了變增益PID控制算法，提出界估計的自適應(yīng)控制算法;最后運用Matlab對閥控非對稱液壓缸進行了建模，構(gòu)建出電液控制的系統(tǒng)模型，為算法驗證提供了可靠的仿真平臺。
　　實驗結(jié)果表明:變增益PID控制方法可以實現(xiàn)快速、穩(wěn)定、精確的控制，動態(tài)跟隨性良好;而基于界估計的自適應(yīng)控制有效減小了對伺服閥的瞬時沖擊，具有較高的