基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的剛性機(jī)械臂控制研究.pdf

1、機(jī)械臂按照給定軌跡的運(yùn)動控制是機(jī)械臂操作中一個最重要的方面?，F(xiàn)有的商業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)使用傳統(tǒng)的PID控制器，因?yàn)镻ID控制器結(jié)構(gòu)簡單、易于設(shè)計。但是，因?yàn)闄C(jī)械臂的動力學(xué)方程是具有強(qiáng)耦合、高度非線性和高度不確定性的，使用PID控制器很難完成期望的軌跡控制性能。隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，眾多智能控制算法都在嘗試解決這個問題。智能控制技術(shù)是當(dāng)前控制領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，廣泛應(yīng)用于不確定性、非線性等復(fù)雜系統(tǒng)的控制中。本論文旨在探討模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在剛性

2、機(jī)械臂軌跡跟蹤中的應(yīng)用，并設(shè)計了一個性能優(yōu)良的機(jī)械臂軌跡跟蹤控制系統(tǒng)。 論文根據(jù)固高GRB400工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際作業(yè)軌跡要求，給出了運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析。該機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式為SCARA型平面關(guān)節(jié)，是具有四個關(guān)節(jié)的搬運(yùn)機(jī)器人。其中關(guān)節(jié)1和2是旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，具有二個自由度，完成坐標(biāo)系X—Y平面的運(yùn)動；關(guān)節(jié)3是直線關(guān)節(jié)，通過絲杠連接完成坐標(biāo)系Z軸方向的運(yùn)動；關(guān)節(jié)4為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，用來調(diào)整工具的角度。本文主要是解決關(guān)節(jié)1和關(guān)節(jié)2的平衡問

3、題，通過設(shè)計智能伺服控制器，使其動力學(xué)性能更好，實(shí)現(xiàn)精確的軌跡跟蹤。 本論文主要的研究工作集中在以下幾點(diǎn)： (1)根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)基礎(chǔ)知識，建立了固高四自由度機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)正解和逆解方程，并利用第二類動態(tài)數(shù)學(xué)建模法—拉格朗日功能平衡法，建立了四自由度機(jī)械臂的動力學(xué)模型。 (2)介紹了模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在機(jī)器人控制中的基本原理，尤其是局部連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)。最后分析了模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的形式

4、，指出RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊系統(tǒng)的函數(shù)等價性。 (3)為了提高不確定性系統(tǒng)的軌跡控制性能，本文提出了一種機(jī)械臂的新的智能混合控制器—多變量RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器?；赗BF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多變量控制算法，分別對機(jī)械臂關(guān)節(jié)1和關(guān)節(jié)2進(jìn)行兩個回路控制，并通過一個單層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)級來消除和減小各回路的耦合影響。同時，可以在線調(diào)整網(wǎng)絡(luò)隸屬函數(shù)的中心值和寬度。 (4)將該控制策略應(yīng)用于固高直接電驅(qū)動剛性機(jī)械臂。大量仿真結(jié)果