平面欠驱动机械臂滑模控制及优化策略研究的任务书.docx

平面欠驱动机械臂滑模控制及优化策略研究的任务书
任务书
一、课题背景及研究意义
机械臂是指由多个连杆和运动副构成的一种致力于模仿人手和手腕运动，完成操作任务的机器人，主要应用于制造领域和物流领域。机械臂中的控制技术是关键技术之一，通常有许多控制方法。滑模控制具有在不知道模型误差和扰动范围的情况下实现精确跟踪的优势。因此，在机械臂控制中广泛使用。
本项目旨在研究平面欠驱动机械臂的滑模控制策略以及优化策略，主要任务如下：
二、研究任务
1.了解机械臂的基本结构及控制方法，深入掌握平面欠驱动机械臂的特点和控制难点。
2.针对机械臂系统的非线性、时变和不确定性等问题，研究滑模控制算法，并在理论上证明其适用性。
3.针对滑模控制算法在机械臂系统中存在的误差扰动问题，进一步改进算法，提高其精度和鲁棒性。
4.研究机械臂最优控制问题。在保证滑模控制的基础上，将机械臂的能耗消耗最小化，从而最优控制机械臂的运动。
5.基于仿真与实验平台，开展滑模控制与最优控制算法的实验验证，分析算法的可行性和性能，为进一步优化算法提供数据支持。
三、研究方案
1.研究平面欠驱动机械臂的滑模控制算法，了解算法的特点和应用局限性。
2.分析机械臂在滑模控制下的性能要求，为优化算法提供目标。
3.针对算法中存在的问题，提出改进策略，优化算法的性能。
4.开发机械臂控制的仿真模型和实验平台，对算法进行实验验证。
5.在实验基础上，分析算法的适用性，并进一步完善改进策略，提高算法性能。
6.整理研究成果，为进一步推广应用提供参考依据。
四、计划进度
1.第一阶段：了解机械臂控制理论、平面欠驱动机械臂优化控制原理以及滑模控制方法，预计耗时2个月；
2.第二阶段：研究针对机械臂系统的非线性、时变和不确定性等问题的滑模控制算法，提出算法改进策略，预计耗时3个月；
3.第三阶段：开发机械臂控制的仿真模型和实验平台，对算法进行实验验证，预计耗时3个月；
4.第四阶段：分析实验结果，总结研究成果，为进一步推广应用提供参考依据，预计耗时2个月。
五、参考文献
[1]LiJ,ZhangY.Adaptivefuzzyslidingmodecontrolforaclassofuncertainnonlinearsystems[M].IEEE,2007.
[2]PatraJC,PandaG,SahooG.Optimalcontroldesignfornonlinearsystemswithslidingmodecontrolapproach[J].InternationalJournalofComputerApplications,2011,25(4):24-29.
[3]ShaoL,ZhangJ,WangW.Adaptiveslidingmodecontrolformechanicalsystemwithuncertainkinematicandrigidconstraints[C]//2007IEEEInternationalConferenceonRoboticsandBiomimetics.IEEE,2007:1112-1117.
[4]ZhangYM,XuB,LuoXG.Slidingmodecontrolforchaoticsystemswithunknownparametersanddead-zoneinput[M].IEEE,2006.
[5]李祖田,金永兵,郭先青.机械臂滑模控制研究现状及展望[J].机器人技术与应用,2017(2):1-8。