二自由度機(jī)械臂控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在20世紀(jì)30到40年代，奈奎斯特、伯德、維納等人的著作為自動(dòng)控制理論的初步形成奠定了基礎(chǔ)；二次大戰(zhàn)以后，經(jīng)過(guò)眾多學(xué)者的努力，形成了較為完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的頻率法理論和根軌跡法理論。這種建立在頻率法和根軌跡法基礎(chǔ)上的理論，通常被稱為經(jīng)典控制理論。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，控制對(duì)象、控制器以及控制任務(wù)和目的的日益復(fù)雜化，以數(shù)學(xué)建模和數(shù)值計(jì)算為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論面臨許多新問(wèn)題，如：計(jì)算復(fù)雜性的急劇增加；建模的困難越來(lái)越大；多輸入和輸入

2、信息多樣化；非線性系統(tǒng)的控制等等，所以誕生了以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制理論。較之經(jīng)典控制理論，現(xiàn)代控制理論的使用范圍更廣泛，它既可以適合單變量的、線性的、定常的、連續(xù)的的系統(tǒng)，也可以適合多變量的、非線性的、時(shí)變的、離散的系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，對(duì)工業(yè)過(guò)程控制的要求越來(lái)越高，不僅要求控制的精確性，更注重控制的魯棒性、實(shí)時(shí)性、容錯(cuò)性以及對(duì)控制參數(shù)的自適應(yīng)和學(xué)習(xí)能力。另外，需要控制的工業(yè)過(guò)程日趨復(fù)雜、工業(yè)過(guò)程嚴(yán)重的非線性和不確定性，使

3、許多系統(tǒng)無(wú)法用數(shù)學(xué)模型精確描述，現(xiàn)代控制方法面臨空前的挑戰(zhàn)。為解決以上現(xiàn)代控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題，“大系統(tǒng)理論”、“復(fù)雜系統(tǒng)”及“智能控制”是目前控制理論較為熱門的研究方向。 近年來(lái)，得益于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)和智能信息處理的高速發(fā)展，智能控制理論與智能化系統(tǒng)發(fā)展十分迅速。其中代表性的理論有專家系統(tǒng)、模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法、混沌控制等。模糊邏輯控制作為智能控制的一種重要方法，近年來(lái)發(fā)展很快。模糊控制實(shí)質(zhì)上是一種非線性控制，它

4、采用模糊語(yǔ)言描述系統(tǒng)，既可以描述應(yīng)用系統(tǒng)的定量模型也可以描述其定性模型，所以模糊邏輯可適用于任意復(fù)雜的對(duì)象控制。 本文通過(guò)研究模糊控制理論的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)比PID算法和其他模糊控制算法，闡述自組織模糊控制方法的優(yōu)勢(shì)。本文使用MATLAB仿真自組織模糊控制算法對(duì)二自由度機(jī)械臂的控制，說(shuō)明自組織模糊控制算法的可行性和有效性。為了驗(yàn)證本文所提出的自組織模糊控制器的可行性，本人研究制作了一套二自由度機(jī)械手臂控制系統(tǒng)以評(píng)估模糊自組織控制的