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《西南石油大学》 2016年
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变论域自适应模糊控制在机械手轨迹跟踪中的应用研究

杨丽  
【摘要】:随着科学技术的发展,机械手系统已发展成为工业控制领域中不可或缺的设备装置,并逐渐向其它领域渗透。机械手系统的核心是控制系统,作为机械手两大运动控制问题之一的机械手轨迹跟踪控制也成为当今的研究热点。机械手轨迹跟踪控制的主要目的是通过系统控制器给机械手关节施加控制力矩,使得机械手在运动过程中的关节角位移、角速度等状态变量跟踪给定的期望轨迹,最终实现机械手末端平稳地完成规定的作业流程。随着生活水平的提高,人们对机械手轨迹跟踪的精度也提出更高要求,不仅是能够实现点对点的跟踪、一般直线跟踪和曲线跟踪,而是能够实现对任意指定路径高精度的跟踪。然而机械手系统本身是一个高度非线性、强耦合的多输入多输出复杂系统,这些都使得机械手系统精确的数学模型难以得到,加之负载变化、随机扰动等外界因素和模型自身不确定性因素的影响,这些都大大增加了机械手轨迹跟踪控制问题的难度。因此本文就机械手的轨迹跟踪控制问题展开研究,充分利用传统模糊控制方法设计简单且不依赖被控对象精确数学模型等的优点,并弥补其控制精度低的不足,引入变论域的思想,提出了一种机械手轨迹跟踪的高精度变论域自适应模糊控制方法,主要研究要点如下:本文首先搭建了基于拉格朗日方程的机械手动力学模型,并分析了其模型特点,为后续控制器的设计做准备。其次针对机械手的轨迹跟踪问题,在MATLAB中设计了机械手的常规模糊控制器,并在SIMULINK中通过多组仿真实验验证了该模糊控制器的良好鲁棒性和不依赖对象精确数学模型的优点,但均存在控制精度较低的问题。针对此问题,于是接下来引入变论域的思想,设计了论域伸缩因子,通过编写S函数,实现了对机械手轨迹跟踪的变论域自适应模糊控制器的设计,并且仿真验证了该变论域自适应模糊控制器的有效性。最后通过一系列系统的仿真比较实验,充分显示了该变论域自适应模糊控制器与常规模糊控制器相比具有十足的优越性,且可与传统模糊自适应控制效果相媲美,甚至更好;是一种设计简单,调节参数少,稳定性好的高精度自适应模糊控制器,非常适合用在目前对精度要求较高的机械手轨迹跟踪控制当中。
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP241

【参考文献】
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