基于滑模變結(jié)構(gòu)的六自由度機械臂位姿控制方法研究與實驗.pdf

1、工業(yè)機器人作為最典型的機電一體化數(shù)字裝備己廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的工業(yè)現(xiàn)場，其位姿控制技術(shù)也正因此成為國內(nèi)外極為重視的研究領(lǐng)域之一。位姿控制系統(tǒng)的優(yōu)劣決定著工業(yè)機器人能否快速而精確的執(zhí)行某一特定的任務(wù)。因此，對工業(yè)機器人位姿控制的研究具有重要意義。
　　 本文以六自由度機械臂為對象，分析了系統(tǒng)的運動學模型和動力學模型；在研究全局快速終端滑模算法奇異問題及適用條件的基礎(chǔ)上，提出了基于關(guān)節(jié)子系統(tǒng)的非奇異全局快速終端滑?？刂品椒?，并將該方

2、法應(yīng)用于六自由度機械臂位姿控制器的設(shè)計。
　　 在確定機械臂各連桿坐標系的條件下，利用改進的Denavit-Hartenberg參數(shù)法獲得其各連桿參數(shù)，并計算出系統(tǒng)連桿變換矩陣，從而獲得六自由度機械臂運動學模型的構(gòu)成形式。采用Lagrange分析力學方法推導出系統(tǒng)動力學方程，并通過數(shù)值計算分析了模型的正確性。
　　 從穩(wěn)定性、魯棒性、奇異性、到達時間及滑模運動時間等幾個角度研究了全局快速終端滑模控制方法，得出該方法的適用

3、性。運用李亞普諾夫理論設(shè)計出各關(guān)節(jié)子系統(tǒng)的非奇異全局快速終端滑?？刂坡?。為驗證控制設(shè)計的有效性，對系統(tǒng)進行數(shù)值仿真。結(jié)果表明，將復雜的機器人模型分解成單關(guān)節(jié)多狀態(tài)變量耦合的SISO系統(tǒng)的組合，再對每個子系統(tǒng)分別進行控制器設(shè)計的方案是有效的。
　　 將分段函數(shù)、全局快速終端滑模算法、PID算法分別應(yīng)用于六自由度機械臂的實物控制，并將三種控制方法下的實驗數(shù)據(jù)進行了分析、對比。且基于控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境開發(fā)出六自由度機械臂集成監(jiān)控界