【摘 要】
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随着电子信息技术的快速发展,机械手的研制和生产成为了高新技术领域中的一门新兴产业。机械手在工业、农业、医疗、航天等领域都有着非常重要的作用。机械手系统中最核心的
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随着电子信息技术的快速发展,机械手的研制和生产成为了高新技术领域中的一门新兴产业。机械手在工业、农业、医疗、航天等领域都有着非常重要的作用。机械手系统中最核心的部分是控制,它直接决定了机械手系统的整体性能和先进程度,因此机械手控制系统的研究备受工业界和学术界的高度重视。而目前机械手控制系统的设计,依赖于被控对象精确的数学模型,其控制效果容易受到外界环境的影响。本文针对以上问题,设计了一种不依赖于被控对象精确数学模型的自适应模糊控制器,该控制器能够在线调整控制参数,具有很强的环境适应性。该论文的主要研究工作如下:1.本文首先基于机械手运动学的理论知识,采用D-H建模法对机械手进行建模和运动学分析,实现了正运动学方程的推导及求解和逆运动学方程的推导及求解,为后序仿真实验和实物验证的开展奠定了理论基础。2.本文基于自适应模糊控制的理论知识,分别针对单、双关节机械手设计了自适应模糊控制器,通过仿真实验分析其控制器的控制效果,实验结果表明所设计的自适应模糊控制器能对机械手进行较高精度的轨迹跟踪。在此基础上,当机械手速度信号不易获取时,通过设计微分器估计速度信号,利用所估计的速度信号设计自适应模糊控制器,进行仿真实验,实验结果表明基于微分器所设计的自适应模糊控制器也可以达到良好的控制效果。但基于微分器的机械手控制输入,在初始时刻过高,而实际中的电机无法提供如此大的输出转矩,因此又在原控制系统中增加一个滤波器,进行仿真实验,实验结果表明增加滤波器能在保证原有控制效果的情况下,有效地降低机械手关节初始时刻的控制输入,符合实际的工程应用。3.本文在仿真验证的基础上,选用STM32为主控板,完成了实验平台的搭建,进行了机械手轨迹跟踪实验,实验结果表明所设计的自适应模糊控制器能有效的控制机械手,让其跟踪期望轨迹。
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