轮式移动机器人机械臂跟踪技术研究

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1、轮式移动机器人机械臂跟踪技术研究摘要非完整移动机械臂系统结合了移动平台和操作臂各自的优点，可以有无限大的操作空间和灵活的操作能力，这类系统的控制问题已引起国内外控制领域的高度重视。同时，移动机械臂是一个多输入、多输出，具有时变、强耦合动态特性的典型非线性不确定性系统，很难用传统的线性理论加以研究，因此，对非完整轮式移动机械臂的跟踪控制研究具有十分重大的意义和良好的应用前景。本文主要做了以下工作：1、结合非完整轮式移动机器人动态约束的特点，建立了轮式移动部分和机器臂部分统一的运动学和动力学模型，为轮式移动机械臂的协调控制提供了合理的模型依据。2、轮式移动机械臂系统的动力学模型

2、是极其复杂且是非线性的。本文在轮式移动机械臂系统数学模型的基础上，采用非线性系统反馈精确线性化的方法对移动机械臂进行线性化和解耦，设计了移动机械臂控制器。仿真结果表明，所设计的控制器符合控制系统的要求。3、针对现有移动机器人的体系架构，对移动机械臂控制系统进行了总体结构的设计，分析了移动机械臂控制系统的组成。结合控制系统的要求，设计了基于TMS320LF2407ADSP的移动机械臂控制系统试验平台，对DSP应用系统的各个硬件电路模块进行了设计。北京化T人学硕fj学位论文4、在硬件电路的基础上，完成了DSP控制器软件部分的总体设计，实现了移动机器臂控制系统软件部分的编写，包括

3、主程序、系统初始化、数据采集、串口通讯和定时器周期中断等。通过软件程序的编写和实现为移动机器臂的跟踪控制提供了必要条件。关键词：非完整约束，移动机械臂，非线性系统，动力学模型，跟踪控制Il摘要THESTUDYFoRWHEELEDMOBILERoBOTMANIPULAToRABoUTTRACKINGTECHNoLOGYABSTRACTInrecentyears，thecontrolstudyofnonholonomicmobilemanipulatorsystemshasarousedgreatattentioninthecontroldomainathomeandabroa

4、dduetocombinetheadvantagesofmobileplatformsandarmandhaveunlimitedoperationspaceandflexibleoperationability．Atthesametime，itisdifficulttousetraditionallineartheorystudythatthemobilemanipulatorisatypicaldynamicnonlinearuncertaintysystemswithmulti—input，multi·output，time—varietyandstrongcoupl

5、ing．Therefore，thetrackingcontrolofnonholonomicwheeledmobilemanipulatorhasagreatsignificanceandagoodapplicationprospects．Inthispaper,themainworkisasfollows：1、Combinedwithnon—holonomicwheeledmobilerobotdynamicconstraintcharacteristics，thekinematicsanddynamicsmodelcombiningthewheeledmobilepar

6、twiththearmpartwasestablished．Itprovidesareasonablemodelbasisforwheeledmobilemanipulatorcoordinationcontr01．2、ThedynamicsmodelofWheeledmobilemanipulatorsystemisextremelycomplexandnon—linear．Inthispaper，thelinearizationand北京化T人学硕+f：学位论文decouplingofwheeledmobilemanipulatorwasrealizedbynon-li

7、nearfeedbackpreciselinearizationbasedonthemathematicalmodel．Themobilemanipulatorcontrollerwasdesignedbasedonit．Atlast，thesimulationresultsshowthatthecontrollerdesignedsatisfiedtherequirementsofcontrolsystem．3、Theoverallstructureformobilemanipulatorcontrolsyste