系統(tǒng)辨識(shí)設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
系統(tǒng)辨識(shí)設(shè)計(jì)_第2頁(yè)
系統(tǒng)辨識(shí)設(shè)計(jì)_第3頁(yè)
系統(tǒng)辨識(shí)設(shè)計(jì)_第4頁(yè)
系統(tǒng)辨識(shí)設(shè)計(jì)_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩1頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

經(jīng)典word整理文檔,僅參考,雙擊此處可刪除頁(yè)眉頁(yè)腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理,如有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系刪除,謝謝!基于最小二乘法的機(jī)械手參數(shù)辨識(shí)11.1機(jī)械臂概況工業(yè)機(jī)械臂是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù),是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物,并以成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。工業(yè)尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合,應(yīng)用得更為廣泛。在我國(guó),近幾年來也有較快的發(fā)展,并取得一定的效果,受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。機(jī)械臂是模擬人的上臂而構(gòu)成的。為了抓取空間中任意位置和方位的物體,需有6個(gè)自由度,即6個(gè)關(guān)節(jié)。一般情況下,全部關(guān)節(jié)皆為轉(zhuǎn)動(dòng)型關(guān)節(jié),而且其前3個(gè)關(guān)節(jié)一般都還能繞過基座周圍的一些障礙物,是機(jī)械臂中使用最多的一種結(jié)構(gòu)形式,比較典型的如PUMASCARA等。多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的優(yōu)點(diǎn)是:動(dòng)作靈活、運(yùn)動(dòng)慣性小、通用性強(qiáng)、能抓[1]取靠近機(jī)座的工件,并能繞過機(jī)體和工作機(jī)械之間的障礙物進(jìn)行工作,目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線上。1.2機(jī)械臂的研究現(xiàn)狀早在20世紀(jì)50年代,由于高性能的飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀控制需要人們就對(duì)自適應(yīng)控制進(jìn)行了廣泛的研究,但由于計(jì)算能力和控制理論的水平,這種思想沒有得到成功的推廣與應(yīng)用。經(jīng)過幾十年的努力,自適應(yīng)控制理論得到了進(jìn)一步的發(fā)展和完善。近年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)自適應(yīng)控制已做了卓越的研究工作,也取得了可喜的研究成果,有許多研究成果已經(jīng)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中。[3]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,機(jī)器人的應(yīng)用越來越普及,不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)并且,它還逐漸滲透到了日常生活及教育娛樂等各個(gè)領(lǐng)域。而機(jī)器人中控制問題始終比較難解決,怎么樣能夠更好的控制機(jī)器人就成為當(dāng)今研究的重點(diǎn),在此研究自適應(yīng)控制來解決機(jī)器人的控制問題。當(dāng)操作機(jī)器人的工作環(huán)境及工作目標(biāo)的性質(zhì)和特征在工作過程中隨時(shí)發(fā)生變化時(shí),控制因素具有未知性和不確定的特性。這種未知因素和不確定性將使控制系統(tǒng)的性能變差,不能滿足控制要求。采用一般反饋技術(shù)或開環(huán)補(bǔ)償方法不能很好的解決1并根據(jù)測(cè)得的系統(tǒng)當(dāng)前特性信息,使系統(tǒng)自動(dòng)地按閉環(huán)控制方式實(shí)施最優(yōu)控制。自適應(yīng)機(jī)器人和智能機(jī)器人均能滿足這一控制要求。雙關(guān)節(jié)機(jī)械手可以代表比較簡(jiǎn)單的一類關(guān)節(jié)型機(jī)器人,對(duì)雙關(guān)節(jié)機(jī)械手的自適應(yīng)的研究了解關(guān)節(jié)的輸出位置,估計(jì)通常難于準(zhǔn)確測(cè)量的不確定摩擦力和外部擾動(dòng)的影響,在保證了全局漸進(jìn)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上設(shè)置控制器,以達(dá)到最優(yōu)控制品質(zhì)為目的,通過研究獲得更好的控制品質(zhì)。22.1系統(tǒng)建模方法概述雙關(guān)節(jié)機(jī)械臂是一個(gè)典型的、具有2個(gè)自由度的執(zhí)行機(jī)構(gòu),具有強(qiáng)耦合、時(shí)變、模型不確定等特點(diǎn),存在一定的不確定性。目前,不確定線性系統(tǒng)較多采用自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制等控制方法,這些方法雖然能使系統(tǒng)得到良好的性能,但是控制器的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。因此對(duì)機(jī)械臂的有效建模就顯得尤為重要。機(jī)械手各關(guān)節(jié)連桿的位置關(guān)系及速度關(guān)系取決于機(jī)械手的幾何結(jié)構(gòu),而與各連桿的質(zhì)量無(wú)關(guān)。但是,對(duì)于給定的不僅取決于其幾何結(jié)構(gòu),而且還依賴于各關(guān)節(jié)連桿的慣性,即質(zhì)量。這個(gè)運(yùn)動(dòng)過程一般用微分方程來描述,這就是機(jī)械手動(dòng)態(tài)的數(shù)學(xué)模型,它是機(jī)械手動(dòng)態(tài)控制的基礎(chǔ)。對(duì)機(jī)械臂的分析和建模主要有牛頓歐拉法、拉格朗日法、逆動(dòng)力學(xué)法、有限元法等,常用的是牛頓歐拉法從微觀的系統(tǒng)內(nèi)部連桿之間的相互作用力的力矩平衡的角度來進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模分析。由于牛頓-歐拉法較為復(fù)雜,因此本文選擇正運(yùn)動(dòng)學(xué)的拉格朗日-歐拉法對(duì)雙關(guān)節(jié)機(jī)械臂進(jìn)行建模]2.2雙關(guān)節(jié)機(jī)械臂系統(tǒng)建模雙關(guān)節(jié)機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)方程可寫為:))))q2q2q2q2q1))qqq222(1),))YYeeq1121212YY34其中,Y2sin(q)qqq)qeqq)Y2cos(q)qqq)qeqq)222212122212221222122,,,mllIml2sin(q)qecos(qq)Ycos(q)qesin(qq)e1Y3212111c1111221242212eg/l,為重力加速度。g21參數(shù)分別是機(jī)械力臂方程中未知物理參數(shù)的函數(shù),表達(dá)如下:,,,,2ece))。mllImlImlmlImlmll21c122e11eeceee1ceee1cee由的定義,可知:Y,Y,Y,Y1234)cos()YYeeq112122sin(qqqsin(qqecos(qq)2cos(qqqcos(qqesin(qq)eecos(q)2222212221221222121212sin(q)cos(q)qqsin(q)cos(q)qecos(qq)esin(qq)eecos(q)2221222212212121))))YYqq21e2qqqq2eqq34212212122q)q)qeqq)eqq)221212212則))YeeY1q1212YY34(sin(q)cos(q))q(sin(q)cos(q))qq2222221sin(q)cos(q))q0q2221qqe))))qqeeeq121221212)qqeqq)e212212則式(1)可寫為:))))q2q2q2q2q1))q2q2q2(sin(q)cos(q))q(sin(q)cos(q))qq2222221sin(q)cos(q))q0q2221)qe)))eq1qqeeq122212121)qqe1qq)2e22212令))))q2q2q2q2Hq)))q2q2(sin(q)q))q(sin(q)cos(q))q222222sin(q)q))q02213qqeeq)))e21212121)qqeqq)e212212TT1212cos()sin()cos()sin()q22122cos()sin()2212sin()cos()qsin()cos()qqqq2221222211cos()cos()q1+12122cos(e212212qqecos(q)qecos()1212212cos(q)qcos(q)q2sin(q)qqsin(q)qqecos(qq)21222222212212222222121221221221221221222122121221222222cos()21221202122122212212a21222122121221221222qq))e21221202122122212212則可證明機(jī)械手的線性特性,即H(q)q+C(q,q)q+G(q)=其中Y=是一個(gè)nm的矩陣。4(5)(6)Ya=τ利用最小二乘法,可得:1a=YYYTτ33.1仿真實(shí)例一個(gè)帶有未知負(fù)載的雙關(guān)節(jié)平面機(jī)械臂結(jié)構(gòu)如圖1為一個(gè)整體,具有四個(gè)未知物理參數(shù),分別為質(zhì)量m,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I,質(zhì)量中心距第二關(guān)節(jié)ee處的距離,質(zhì)量中心與第二機(jī)械臂的夾角。leeIemgeq2q1圖1具有未知大負(fù)載的雙關(guān)節(jié)機(jī)械臂被控對(duì)象取(1)式。機(jī)械臂的實(shí)際物理參數(shù)見表1。表1雙機(jī)械臂物理參數(shù)mlmlI1eceee1kg1mmkg3kg1mkg0-7/129.81由表1可得a]TT50.1sin(2)0.1sin(2)(,,)36對(duì)象的輸入信號(hào)取,。Yqqq取式()tt12可得到辨識(shí)結(jié)果。3.2仿真過程運(yùn)行程序后得到辨識(shí)結(jié)果為a=6.73333.40003.00000.00004本文首先對(duì)機(jī)械臂的概況以及研究現(xiàn)狀做以簡(jiǎn)單的介紹,接著對(duì)系統(tǒng)建模的方法等做以簡(jiǎn)單的介紹,并對(duì)雙關(guān)節(jié)機(jī)械臂的機(jī)理進(jìn)行相關(guān)分析,使用拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程建立了雙關(guān)節(jié)機(jī)械臂的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的建模和辨識(shí),最后應(yīng)用最小二乘的辨識(shí)方法對(duì)一個(gè)具有未知大負(fù)載的雙關(guān)節(jié)機(jī)械臂的實(shí)例進(jìn)行Matlab應(yīng)用最小二乘辨識(shí)法可以很好的估計(jì)出雙關(guān)節(jié)機(jī)械臂的慣性參數(shù),并且相對(duì)誤差很小。[1]謝濤.單馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的研究與實(shí)現(xiàn)[D].華中科技大學(xué),2009.[2]鄭東

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論