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1、 分類號(hào) 密級(jí) UDC 編號(hào) 碩 士 學(xué) 位 論 文 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模多自由度機(jī)械手軌跡跟蹤算法研究 學(xué) 位 申 請(qǐng) 人: 人: 翟偉娜 指 導(dǎo) 教 師: 師: 宋書(shū)中 教授 葛運(yùn)旺 教授 學(xué) 科 專 業(yè): 業(yè):控制理論與
2、控制工程 學(xué) 位 類 別: 別: 工學(xué)碩士 2014 年 05 月摘 要 論文題目: 論文題目:基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模多自由度機(jī)械手軌跡跟蹤算法研究 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模多自由度機(jī)械手軌跡跟蹤算法研究 專 業(yè): 業(yè):控制理論與控制工程 控制理論與控制工程 研 究 生: 生:翟偉娜 翟偉娜
3、 指導(dǎo)教師: 指導(dǎo)教師:宋書(shū)中教授 宋書(shū)中教授 葛運(yùn)旺教授 葛運(yùn)旺教授 摘 要 雖然機(jī)械手大大方便了生產(chǎn),但由于它是一個(gè)非線性的多輸入多輸出系統(tǒng),且其動(dòng)力學(xué)特征具有時(shí)變性、強(qiáng)耦合和非線性,很難用常規(guī)手段達(dá)到對(duì)被控對(duì)象高精度的控制要求,因此針對(duì)工作任務(wù)不同,需要根據(jù)控制要求規(guī)劃關(guān)節(jié)空間的運(yùn)動(dòng)軌跡以構(gòu)成末端位姿,所以怎樣使機(jī)械手在關(guān)節(jié)空間中精確作業(yè)就顯得尤為重要,其中實(shí)現(xiàn)高精度控制成為機(jī)器
4、人的核心問(wèn)題。近年來(lái)許多學(xué)者提出了多種解決方案,其中混合控制方法因可以將兩種或多種控制算法相融合取長(zhǎng)補(bǔ)短成為機(jī)器人軌跡跟蹤問(wèn)題的研究熱點(diǎn),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模變結(jié)構(gòu)基于機(jī)械手的研究算法因被控對(duì)象處于滑模面時(shí)不受外界干擾和模型等不確定因素影響且響應(yīng)速度快,這對(duì)具有非線性、強(qiáng)耦合動(dòng)力學(xué)特征的機(jī)械手十分有利,因此近些年來(lái)得到廣泛應(yīng)用和改進(jìn)。 傳統(tǒng)方法雖取得了一定的成果,但在機(jī)械手的應(yīng)用上主要存在兩個(gè)缺點(diǎn):①需要建立高精度的數(shù)學(xué)模型,對(duì)于自身和系統(tǒng)模型
5、中存在不確定性問(wèn)題難以進(jìn)行處理,因此很難確保機(jī)械手具有良好的動(dòng)靜態(tài)品質(zhì),不適用于對(duì)機(jī)械手進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)的控制。②控制器的初始輸出力矩過(guò)大,由于機(jī)械手只能承受有限的力矩,因此通過(guò)增大控制系數(shù)這一方法來(lái)提高被控對(duì)象的控制性能受到限制?;W兘Y(jié)構(gòu)以其非線性特點(diǎn)雖然對(duì)機(jī)械手十分有利,但是控制時(shí)會(huì)產(chǎn)生抖振。為了克服這一缺點(diǎn),本文以滑模變結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)械手軌跡跟蹤控制算法進(jìn)行研究,具體研究如下: 1.通過(guò) D-H 方法,在建立機(jī)器
6、人所需各個(gè)坐標(biāo)系基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)各個(gè)坐標(biāo)進(jìn)行分析,求解出各個(gè)坐標(biāo)系之間的變換矩陣,再將坐標(biāo)系之間的位置和姿態(tài)關(guān)系有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。其次通過(guò)各個(gè)關(guān)節(jié)變量對(duì)機(jī)器人進(jìn)行正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程分析,然后利用代數(shù)法(反向變換法)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析處理,求出各個(gè)關(guān)節(jié)變量( 1 ? , 2 ? , 3 ? , 4 ? , 5 ? , 6 ? )。 2.由于被控對(duì)象處于滑模面中時(shí),不受外界干擾和模型等不確定因素的影響且響應(yīng)速度快,根據(jù)機(jī)械手動(dòng)力學(xué)特征,在
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