多連桿柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)與控制算法研究.pdf

1、隨著機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，許多行業(yè)對(duì)機(jī)器人的控制精度與性能要求也越來越高。大量實(shí)驗(yàn)與研究表明，關(guān)節(jié)柔性是制約機(jī)器人高精度控制的關(guān)鍵因素，而精確的動(dòng)力學(xué)模型是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人高精度控制的基礎(chǔ)。因此，研究柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)與控制算法具有非常重要的意義。
　　本文以多連桿柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人為研究對(duì)象，以其動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，遞進(jìn)地研究了幾種高精度控制算法。首先在Spong假設(shè)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用凱恩方法建立了傳動(dòng)比不為1的多連桿柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人的動(dòng)

2、力學(xué)方程，并在Adams中運(yùn)用速比折合的方法建立了虛擬樣機(jī)模型，從而為多連桿柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人的控制提供了依據(jù)。
　　其次，為了消除對(duì)關(guān)節(jié)柔性大小的限制以及加速度反饋信息的需要，對(duì)反演控制算法進(jìn)行了研究。在動(dòng)力學(xué)模型精確已知的情況下，充分利用動(dòng)力學(xué)性質(zhì)設(shè)計(jì)了基本反演控制算法。在動(dòng)力學(xué)模型未知或不精確的情況下，設(shè)計(jì)了一種新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)反演控制算法。該算法將系統(tǒng)非線性未知項(xiàng)與已知項(xiàng)分開并利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線逼近非線性未知項(xiàng)，并根據(jù)李

3、亞普諾夫函數(shù)設(shè)計(jì)控制律與參數(shù)自適應(yīng)律，從而實(shí)現(xiàn)多連桿柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人的關(guān)節(jié)軌跡跟蹤控制。
　　然后，為了消除反演控制過程中“微分爆炸”現(xiàn)象，對(duì)動(dòng)態(tài)面控制算法進(jìn)行了研究。在動(dòng)力學(xué)模型精確已知的情況下，以基本反演方法為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了基本動(dòng)態(tài)面控制算法。在動(dòng)力學(xué)模型未知或不精確的情況下，提出了一種無需神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制算法。該算法將模型未知項(xiàng)表示成慣性參數(shù)的線性形式并對(duì)這些慣性參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，同時(shí)利用動(dòng)態(tài)面方法引入一階濾波器消除高階微