基于MATLAB的机器人柔性手臂控制系统设计与仿真

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1、毕业设计基于MATLAB的机器人柔性手臂控制系统设计与仿真102012103金海彬机械工程系学生姓名：学号：系部：机械电子工程李雅青专业：指导教师：二零一四年六月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名：年月日毕业设计任务书设计题目：基于MATLAB的机器人柔性手臂控制系统设计与仿真系部：机械工程系专业：机械电子工程专业学号：102012103学生：金海彬指导教师（含职称）：李雅青（副教授）专业负责人：张焕梅1．设计的主要任务及目

2、标学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，在深入了解反馈控制系统工作原理的基础上，掌握机械系统建模、分析及校正环节设计的基本过程；初步掌握运用MATLAB/Simulink相关模块进行控制系统设计与仿真的方法，为学生在毕业后从事机械控制系统设计工作打好基础。2．设计的基本要求和内容（1）根据已有的机器人柔性手臂系统相关资料，对其结构特点及工作原理进行分析；（2）建立柔性手臂系统的数学模型；（3）应用极点配置对系统进行状态反馈设计；（4）运用MATLAB/SIMULINK对系统进行仿真计算；（5）通过动态仿真设

3、计优化系统参数，对反馈系数K进行确定；3．主要参考文献[1]刘白燕等编,机电系统动态仿真-基于MATLAB/SIMULINK[M].北京：机械工业出版社,2005.7[2]王积伟，吴振顺等著，控制工程基础[M].北京：高等教育出版社2001.8[3]（日）末松良一.机械控制入门[M].北京：科学出版社，2000[4]徐昕等著.MATLAB工具箱应用指南.北京:电子工业出版社,20004．进度安排设计各阶段名称起止日期1查阅资料，总体规划，完成开题2013.12.18～2014.03.162对机器人柔性手臂特征系统进行分析2

4、014.03.17～2014.03.233建立系统的数学模型2014.03.24～2014.04.134对系统进行状态反馈设计2014.04.14～2014.05.115运用MATLAB/Simulink完成系统的仿真2014.05.12～2014.05.316分析结果，整理论文，准备答辩2014.06.01～2014.06.10基于MATLAB的机器人柔性手臂控制系统设计与仿真摘要：机械臂未来的发展趋势是高速、高精度和轻型化、操作灵活的柔性机械臂。柔性机械臂系统的动力学特点是大范围刚体运动的同时，伴随着柔性臂杆的小幅弹性

5、运动。柔性臂杆的弹性振动将极大地影响机械臂末端的定位精度。本设计结合机器人柔性手臂的结构特点，对机器人柔性手臂进行了受力分析，建立了柔性手臂系统的集中参数模型。对柔性手臂系统的特性、系统的可控制性和可观测性进行了分析，用极点配置求取状态反馈系数K对系统进行反馈。使柔性手臂系统的振动快速达到稳态,用MATLAB仿真确认控制效果。关键词：柔性机械臂，控制系统，MATLAB仿真DesignandsimulationsystemforflexiblemanipulatorcontrolbasedonMATLABAbstract：T

6、hetrendofthedevelopmentofmechanicalarmishighspeed,highprecisionandlight-duty,flexibleoperationoftheflexiblemanipulator.Thedynamicsofflexiblemanipulatorsystemischaracterizedbyawiderangeofrigidmotionatthesametime,withflexiblearmslightlyelasticmovement.Theelasticvibr

7、ationofflexiblearmwillgreatlyinfluencethemechanicalarmattheendsofthepositioningaccuracy.Thisdesignwiththestructurecharacteristicsofaflexiblerobotarm,hascarriedonthestressanalysisofflexiblerobotarms,establishedthelumpedparametermodeloftheflexiblearmsystem.Character

8、isticsoftheflexiblearmsystem,systemcontrollabilityandobservabilityareanalyzed,usingpoleassignmentforstatefeedbackcoefficientKtofeedbacksystem.Tomakethev