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平面欠驱动机械臂滑模控制及优化策略研究的中期报告
中期报告
一、研究内容
本研究主要研究平面欠驱动机械臂的滑模控制及优化策略。具体研究内容包括：
1.平面欠驱动机械臂的建模和仿真分析。
2.设计平面欠驱动机械臂的滑模控制器，并评估其控制性能。
3.探究平面欠驱动机械臂参数对滑模控制器的影响，优化控制策略。
4.验证优化后的控制策略在平面欠驱动机械臂实验中的控制效果。
二、研究进展
1.平面欠驱动机械臂的建模和仿真分析
在进行平面欠驱动机械臂的建模和仿真分析之前，对传动装置进行了研究，主要包括减速器和电机。采用模拟方法分析减速器的传动效率和动态响应，确定减速比，保证电机输出端的转速和功率满足机械臂需求。然后根据机械臂的运动学和动力学方程，对机械臂进行建模，并采用Matlab/Simulink进行了仿真分析。仿真结果表明，机械臂的运动能够满足预期要求，但是由于摩擦等非线性因素的存在，机械臂的控制难度较大。
2.设计平面欠驱动机械臂的滑模控制器
基于Simulink平台，设计了平面欠驱动机械臂的滑模控制器。控制器采用经典的一阶滑模变结构控制方法，通过引入超调量来实现控制器设计的灵敏度和稳定性。进行了仿真实验，结果表明控制器具有较好的稳定性和抗干扰能力。
3.探究平面欠驱动机械臂参数对滑模控制器的影响，优化控制策略
在控制器设计和仿真实验中，发现机械臂的参数值对控制器的性能有很大的影响。对机械臂关键参数进行了敏感性分析，发现摩擦系数、质量和惯性对控制器的影响较大。针对不同参数的影响，优化控制器的参数设计，采用抗干扰能力更强的二阶滑模变结构控制器。进行了仿真实验，结果表明优化后的滑模控制器具有更好的控制效果。
4.验证优化后的控制策略在平面欠驱动机械臂实验中的控制效果
基于Arduino实现了机械臂的控制器，并进行了实际的控制实验。实验结果表明，优化后的滑模控制器在机械臂控制中具有更好的鲁棒性和稳定性。
三、下一步工作
1.进一步完善机械臂建模，考虑更多的非线性因素和误差。
2.探究更为精确的控制策略和算法，提高机械臂控制精度。
3.对不同工况下机械臂控制性能进行综合评价和对比分析。
4.探究平面欠驱动机械臂的实时控制方法和技术，实现更高效的机械臂控制。