移動機(jī)械臂軌跡跟蹤控制及路徑規(guī)劃研究

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1、聲明本學(xué)位論文是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下取得的研究成果，盡我所知，在本學(xué)位論文中，除了加以標(biāo)注和致謝的部分外，不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得任何教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。與我一同工作的同事對本學(xué)位論文做出的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明。研究生簽名：壟盞盤仞沁年弓月習(xí)日學(xué)位論文使用授權(quán)聲明南京理工大學(xué)有權(quán)保存本學(xué)位論文的電子和紙質(zhì)文檔，可以借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的部分或全部內(nèi)容，可以向有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交并授權(quán)其保存、借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的部分或全部內(nèi)容。對于保密論文，按保密的有關(guān)規(guī)定和程序處理。研究生簽名：

2、翻弘年弓月刁日碩士論文摘要移動機(jī)械臂系統(tǒng)綜合了移動機(jī)器人和機(jī)械臂的優(yōu)勢，具有更大的工作區(qū)域和靈活的運(yùn)營能力，近年來，此類系統(tǒng)的研究已在經(jīng)學(xué)術(shù)界和工業(yè)界迅猛發(fā)展。移動機(jī)械臂是一類具有高度非線性、強(qiáng)耦合性的非完整不確定性時變系統(tǒng)，其控制問題難以用傳統(tǒng)的線性控制理論來解決。另外，移動機(jī)械臂的路徑規(guī)劃問題也是研究的重點(diǎn)，此問題的關(guān)鍵是要考慮兩子系統(tǒng)問的協(xié)調(diào)，如使系統(tǒng)在完成任務(wù)時能耗最小、到達(dá)時間最短等，這就需要有新的路徑規(guī)劃方法。因此，移動機(jī)械臂的軌跡跟蹤控制及路徑規(guī)劃研究意義重大。本文以簡化的移動機(jī)械臂模型為研究對象，對其跟蹤控制和路徑規(guī)劃問題進(jìn)

3、行研究。這里采用兩種控制算法來研究移動機(jī)械臂的軌跡跟蹤問題，先是在精確建模的基礎(chǔ)上采用微分幾何方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輸入輸出解耦，并在線性化解耦的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了PD軌跡跟蹤控制器，又利用MATLAB工具箱仿真分析了PD跟蹤控制器的效果。然后，針對上述基于微分幾何的解耦控制所存在的缺點(diǎn)及滑模變結(jié)構(gòu)控制中的抖振問題，提出了基于改進(jìn)趨近律的滑模變結(jié)構(gòu)控制方案，仿真對比表明，它不僅能達(dá)到期望的移動機(jī)械臂軌跡跟蹤效果，且在系統(tǒng)未建模及外界擾動情況下具有很強(qiáng)的魯棒性，并能有效削弱抖振。此外，本文還探究了一種基于主從式的移動機(jī)械臂協(xié)調(diào)路徑規(guī)劃方法，主要思想是對移

4、動平臺和機(jī)械臂各自的規(guī)劃采取主從式關(guān)系，并根據(jù)性能適時地調(diào)整該關(guān)系，使得整個系統(tǒng)能在空間環(huán)境中搜索到最優(yōu)路徑。最后，通過仿真驗(yàn)證了該規(guī)劃算法的可行性。關(guān)鍵詞：移動機(jī)械臂，軌跡跟蹤，線性化解耦，滑模變結(jié)構(gòu)控制，路徑規(guī)劃，主從式協(xié)同進(jìn)化算法。Abstract碩士論文Inrecentyears，thestudyofmobilemanipulatorsystemshavearousedrapiddevelopmentinacademiaandindustry，becausetheycombinetheadvantagesofmobilerobota

5、ndmanipulator,whichmakethesystemhavingalargerworkareaandflexibleoperationalcapabilities．Itisdifficulttousetraditionallinearcontroltheorytostudythecontrolproblemofmobilemanipulator,becauseitisatypicalnonholonomicuncertaintysystemwitlltime-variety,highlydynamicnonlinear,stro

6、ngcoupling．Inaddition，themotionplanningandcoordinationofmobilemanipulatorsisalsoafocusofresearch，whosekeyiStoconsiderthemotionplanningcoordinationbetweenthetwosubsystems，suchashowtogettheminimumenergyconsumption，howtogettheshortestreach-time，whichnotonlyputforwardhigherreq

7、uirementsforpathplanning，butalsorequiresanewpathplanningmethod．Therefore，itissignificanttostudythetrajectorytrackingcontrolandpathplanningofmobilemanipulators．Thispaperusesasimplifiedmodelofmobilemanipulatorsastheresearchobjecttostudyitstrackingcontrolstrategiesandmotionpl

8、anning．Here．a(chǎn)Sforthetrackingcontrolofmobilemanipulators，weusedtwokindsofcontrolalgorithms