基于智能算法的连杆机器人控制研究

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随着机器人应用越来越广泛,机器人控制已经成为自动控制领域的热点问题之一。由于机器人系统存在惯性大、抗干扰性差等问题,需要对机器人控制方法进行研究。本文以连杆机器人为研究对象,对机器人建模,模糊自适应PID控制,遗传算法对PID参数整定,滑模控制等关键技术进行了研究,得到了很好的精度和实时性效果。本文具体研究内容包括:  研究了机器人模型的建立。总结了关节机器人运动学和动力学分析方法,并建立了连杆机器人模型。  研究了机器人模型PID控制和模糊PID控制,设计了机器人模糊自适应PID控制器结构,建立了模糊规则表,并进行了仿真实验。实验结果表明,模糊自适应PID控制解决了传统PID控制精度差和响应速度慢的问题。  研究了遗传算法在PID参数整定中的应用,设计了遗传算法PID控制器。研究了基于ITAE准则的PID控制器设计,分析了遗传算法和ITAE准则在PID的优缺点,并进行了仿真实验。实验结果表明,遗传算法在PID参数整定中具有精度高和响应快的优点,基于ITAE准则的PID控制器具有很好的动态鲁棒性。  针对非线性机器人系统,建立了二连杆机器人模型,设计了滑模控制器。借助MATLAB中的simMechanics工具箱,搭建了二连杆simMechanics仿真模型,完成了关节跟踪实验。实验结果表明,本文采用的方法先进有效,满足了机器人控制的精度和实时性要求。
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