基于和聲搜索的機(jī)械臂控制優(yōu)化算法研究.pdf

1、機(jī)械臂控制系統(tǒng)是一個(gè)多變量、參數(shù)不確定、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)。傳統(tǒng)控制器難以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜機(jī)械臂的實(shí)時(shí)性和魯棒性控制，遺傳算法具有很好的收斂性、實(shí)時(shí)性和魯棒性，被廣泛用于具有全局尋優(yōu)問題的復(fù)雜控制系統(tǒng)優(yōu)化，但系統(tǒng)穩(wěn)定性和超調(diào)量很難達(dá)到人們的要求。和聲搜索算法是一種啟發(fā)式全局搜索算法，在有關(guān)問題上較遺傳算法有更好的性能。基于以上原因，本文研究了和聲搜索遺傳算法，并對(duì)該算法進(jìn)行了優(yōu)化，將改進(jìn)的和聲搜索遺傳算法用于六自由度機(jī)械臂的魯棒控制

2、器中，對(duì)控制器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。本文的主要研究內(nèi)容如下。
　　首先對(duì)機(jī)械臂系統(tǒng)進(jìn)行了建模，基于矩陣分析的數(shù)學(xué)理論，求解出機(jī)械臂的正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和機(jī)械臂的物理學(xué)特性求解出機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)方程。針對(duì)已經(jīng)求得的機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)方程，設(shè)計(jì)匹配的魯棒控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂更精準(zhǔn)、穩(wěn)定控制。
　　其次，為提高控制器的性能指標(biāo)，引入改進(jìn)的遺傳算法對(duì)其參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，給出了整體的優(yōu)化步驟。采用自適應(yīng)交叉概率和變異概率的遺傳算法

3、能夠更好地提升系統(tǒng)的靈活性。通過MATLAB進(jìn)行仿真驗(yàn)證，證明了本方案能較好的提升控制系統(tǒng)的控制速率和穩(wěn)態(tài)精度。
　　最后，引入了和聲搜索遺傳算法，并對(duì)該算法進(jìn)行了優(yōu)化，將和聲搜索算法的運(yùn)算思維運(yùn)用到遺傳算法的初始群體產(chǎn)生過程中。給出了優(yōu)化后的和聲搜索遺傳算法整體運(yùn)算流程和運(yùn)算思維，并通過測(cè)試函數(shù)對(duì)算法性能進(jìn)行了測(cè)試。應(yīng)用改進(jìn)和聲搜索遺傳算法對(duì)機(jī)械臂控制器參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。通過MATLAB仿真驗(yàn)證了該優(yōu)化算法能有效提升機(jī)械臂控制器的