可移动机械臂轨迹跟踪控制方法研究

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1、分类号：TP242单位代码：10190研究生学号：201305016密级：无硕士学位论文可移动机械臂轨迹跟踪控制方法研究ResearchonMovableManipulatorTrajectoryTrackingControl研究生姓名：宁玥专业：控制科学与工程指导教师姓名：刘克平指导教师职称：教授2016年4月硕士学位论文长春工业大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《可移动机械臂轨迹跟踪控制方法研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包

2、含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：年月日长春工业大学硕士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春工业大学硕士学位论文版权使用规定”，同意长春工业大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：年月日校内

3、指导教师签名：年月日硕士学位论文摘要可移动机械臂是将工业上传统机械臂装配在可移动平台上，将移动机器人优势与工业机械臂优势相结合，拓宽了其应用领域。目前，在工业生产、宇宙探测、家政服务、深海开发、军事排险等领域得到了诸多应用。因此，对于可移动机械臂轨迹跟踪控制与路径规划控制的算法研究是具有里程碑式的意义。此外，移动平台与机械臂存在强烈的耦合，在执行任务时二者因受到彼此的影响，设计控制律效果将会大打折扣，无法完成理想目标。本文采用带有两自由度连杆的可移动机械臂系统为研究对象，运用具有结构相对简单、对模型没有精确性要求、抗干扰

4、能力强等特性的自抗扰控制技术对被控对象的轨迹跟踪控制方法进行了相关的理论与仿真实验分析。并对被控系统的路径规划问题进行了研讨。本文的主要研究内容包括：针对强非线性被控系统，用数学方法描述建立反映其系统性质的简单实用的数学模型。通过对可移动机械臂自身带有的机构冗余度分析以及其受到的非完整性约束影响，使用拉格朗日功能平衡法推导出系统的动力学模型，为探究系统路径规划问题与研究轨迹跟踪控制算法奠定有利的基础。由表征空间法对执行给定目标的被控系统进行路径规划，在空间中得到表示每一时刻可移动机械臂系统状态的节点，并采用A*算法搜索出

5、一条无碰撞、理想的路径。此外，本文从理论控制方面，针对可移动机械臂系统模型设计了基于自抗扰控制技术的轨迹跟踪控制策略。根据可移动机械臂系统机构上冗余的特性，引入系统输入力矩分解的设计思路，来解决机械臂末端执行器与移动平台之间存在的耦合问题。依据自抗扰控制器对模型的不依赖性与抗干扰性，最终设计出移动平台与机械臂末端执行器运动轨迹控制器，并通过仿真实验验证了设计控制算法的有效性。关键词：可移动机械臂路径规划A*算法自抗扰控制器I硕士学位论文AbstractMobilemanipulatorarmisatraditionali

6、ndustrialassemblyonamovableplatform,themobilerobotmanipulatoradvantagesandindustrialadvantagesofcombiningbroadenitsapplications.Atpresent,industrialproduction,spaceexploration,Housekeeping,deepseadevelopment,militaryandotherfieldshasbeenforriskmanyapplications.Th

7、erefore,themovablearmalgorithmfortrajectorytrackingcontrolandpathplanningcontrolisthemeaningofamilestone.Inaddition,mobileplatformandmanipulatorthereisastrongcoupling,incarryingoutitsmandatebyanothertwoduetotheimpact,theeffectwillbegreatlyreduceddesigncontrollaw,

8、cannotbecompletedoverthetarget.Inthispaper,themovablelinkarmsystemwithtwodegreesoffreedomforthestudy,theuseofthecontrolledobjecthasatrackstructureisrelativelys