两关节机械手的自适应控制毕业论文.doc

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1、两关节机械手的自适应控制毕业论文目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题背景及研究意义11.2机器人概述21.3本论文的结构安排7第2章自适应控制理论基础82.1稳定性82.1.1稳定性概念82.1.2稳定性判据92.2李亚普诺夫函数的递推设计132.3机器人自适应控制简介182.4仿真基础知识192.4.1MATLAB及Simulink简介192.4.2MATLAB主要功能简介202.4.3Simulink的功能及部分模块介绍212.5本章小结23第3章机械手数学模型的建立243.1机械手的空间模型243.1.1位姿描述

2、243.1.2运动学正逆向问题263.2机械手数学模型273.2.1拉格朗日动力学方程273.2.2二自由度机械手的数学模型283.3机械手动态特性333.4本章小结34第4章两关节机械手的自适应控制35154.1自适应控制器的设计标准354.2自适应控制器设计研究354.3自适应控制算法384.4控制器稳定性的证明394.5仿真研究414.6本章小结46结论47参考文献48致谢50附录1开题报告1附录2文献综述1附录3中期报告1附录4外文文献原文1附录5外文翻译115第1章绪论第1章绪论1.1课题背景及研究意义早在20世纪50年代，

3、由于高性能的飞机自动驾驶仪控制需要人们就对自适应控制进行了广泛的研究，但由于计算能力和控制理论的水平，这种思想没有得到成功的推广与应用。经过几十年的努力，自适应控制理论得到了进一步的发展和完善。近年来，国内外学者对自适应控制已做了卓越的研究工作，也取得了可喜的研究成果，有许多研究成果已经应用到生产实际中[1]。随着科学技术的发展和社会的进步，机器人的应用越来越普及，不仅广泛应用于工业生产和制造部门，而且在航天、海洋探测、危险或条件恶劣的特殊环境中获得了大量应用。并且，它还逐渐渗透到了日常生活及教育娱乐等各个领域。而机器人中控制问题始终

4、比较难解决，怎么样能够更好的控制机器人就成为当今研究的重点，在此研究自适应控制来解决机器人的控制问题。当操作机器人的工作环境及工作目标的性质和特征在工作过程中随时发生变化时，控制因素具有未知性和不确定的特性。这种未知因素和不确定性将使控制系统的性能变差，不能满足控制要求。采用一般反馈技术或开环补偿方法不能很好的解决这一问题[2]。如要解决上述问题，就要求控制器能在运行过程中不断地测量受控对象的特性，并根据测得的系统当前特性信息，使系统自动地按闭环控制方式实施最优控制。自适应机器人和智能机器人均能满足这一控制要求。双关节机械手可以代表比

5、较简单的一类关节型机器人，对双关节机械手的自适应的研究了解关节的输出位置，估计通常难于准确测量的不确定摩擦力和外部扰动的影响，在保证了全局渐进稳定的基础上设置控制器，以达到最优控制品质为目的，通过研究获得更好的控制品质。自适应机器人(adaptiverobots)有自适应控制器来控制其操作[3]。自适应控制器具有感觉装置，能够在不完全确定的局部变化的环境中，保持与环境的自动适应，并以各种搜索与自动导引方式，执行不同的循环操作。15第1章绪论1.2机器人概述一、机器人的定义机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指

6、挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。诸多机器人都具有以下特点：(1)像人或人的上肢，并能模仿人的动作，即能对外界产生作用；(2)具有智力、感觉和识别能力，即能获取外部信息并能规范化作业；(3)是人造的机器或电子装置。二、机器人的组成机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。

7、根据关节配置型式和运动坐标形式的不同，机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部（夹持器或末端执行器）和行走部（对于移动机器人）等[4]。驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。15第1章绪论检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，

8、根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。作为检测装置的传感器大致可以分为两类：一类是内部信息传感器，用于检测机器人各部分的内部状况，如各关节的位置、速度、加速度