多自由度机械臂控制算法设计.docx

毕业设计（论文）专用纸第I页摘要机器人是一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置。而机械臂作为机器人最主要的执行机构是一个十分复杂的多输入多输出非线性系统它具有时变、强耦合和非线性的动力学特征因其控制的复杂性引起了相关从业人员的广泛关注。随着时代的进步像军事制造、工业生产、日常生活及教育娱乐等各个领域对机器臂控制技术应用需求逐渐加大从而使得设计一套工作空间大运动灵活的多自由度机器臂尤为重要。机械手臂运行轨迹追踪控制技术有包括：adaptivecontrol(自适应控制)、smvsc(滑模变结构控制)、Robustadaptivecontrol(鲁棒自适应控制)、Fuzzyadaptive(模糊自适应）等四大类。本文主要运用模糊PID控制设计二自由度机械臂控制算法该控制方法具有模糊控制灵活和适应性强的优点也具有经典PID控制精度高的特点。本文围绕二自由度机械臂控制算法设计首先建立二自由度关节型机械臂的数学模型即二自由度机械臂输入驱动力矢量和输出转动角度矢量之间的函数关系。然后运用模糊PID控制设计一套机械臂轨迹规划算法能够根据使用者的作业任务要求求出二自由度机械臂终端执行器的轨迹。并研究如何对于给定的系统设计出PID控制器实现控制系统的输出对参考输入跟踪以及对扰动输入响应具有较小的振幅且能够衰减到零即无稳态误差。最后给出了基于MATLAB/SIMULINK软件的案例分析阐释模糊PID控制算法行之有效性。关键词:多自由度机械臂PID算法控制数学模型第II页AbstractRobotisakindofprogrammingandperformcertainoperationsandmobiletaskmechanisminautomaticcontrol.Androbotarmasthemainexecutivebodyisaverycomplexmultiinputandmultioutputnonlinearsystemithasatime-varyingstrongcouplingandnonlineardynamiccharacteristicsduetothecomplexityofthecontrolcausedwideattentionofpractitioners.Withtheprogressofthetimeslikemilitarymanufacturingindustrialproductiondailylifeandentertainmenteducationandotherfieldsofarobotarmcontroltechnologyapplicationrequirementsgraduallyincreasefromthedesignalargeworkingspacetheflexiblemovementofthemultidegreeoffreedomrobotarmisparticularlyimportant.Mechanicalarmtrajectorytrackingcontroltechnologyincluding:adaptivecontrolSMVSCrobustadaptivecontrolfuzzyadaptiveetc..InthispapertheuseoffuzzyPIDcontroldesignfortwodegreeoffreedommanipulatorcontrolalgorithmthecontrolmethodwithfuzzycontrolofaflexibleandadaptableadvantagesalsohastheclassicPIDcontrolthecharacteristicsofhighprecision.Thispaperfocusesonthedesignofcontrolalgorithmoftwodegreesoffreedommanipulatoramathematicalmodeloftwo-DOFManipulatornam