机器人气动手臂神经网络稳定性仿真控制.doc

摘要：本文研究了气压管在传递气动信号时存在时间滞后问题，即由于气动信号的传输速度远远小于电信号的传输速度，故从电空转换器发出的气动信号通过很长一段气压管传递到气动马达的这段路程中会有一段的延迟时间，由于这个时间滞后的现象存在，从而导致机器人气动手臂在对气动信号响应时，会产生混乱无序的振动现象，所以在对机器人进行稳定性控制时就存在着很大的困难。

为了解决这个问题，便设计出了针对气动手臂的PD-神经网络新型补偿器，从而对其实现稳定性控制，由于没有相应的实验装置，故只是在MATLAB软件环境中对新型补偿器的控制结果进行了仿真研究，证实了通过这个补偿器实现稳定性控制的可能。

关键词：稳定性控制;  机器人气动手臂;  神经网络;  PD控制器;  Simulink仿真;时间滞后

目录

摘要

ABSTRACT

引言-1

1  绪论-2

1.1  机器人及其控制算法的研究现状-2

1.2  本文研究的主要内容-3

2  二自由度气动机器人手臂控制系统的概述-4

2.1  气动控制系统结构-4

2.2  机器人手臂的运动学方程的解-4

2.2.1  二自由度机器人手臂运动学正解-5

2.2.2  二自由度机器人手臂运动学逆解-5

2.2.3  运动学逆解的多解性-7

2.3  机器人气动手臂动力学方程及传递函数-8

2.4  MATLAB在控制系统中的应用-10

2.4.1  Simulink及其S函数简介-10

2.4.2  S函数的编写方法-11

3  PD-神经网络控制器的设计-13

3.1  PID控制器的分析-13

3.1.1  PID控制器原理综述-13

3.1.2  比例微分控制器（PD）的性能分析-13

3.2  BP神经网络的分析-15

3.2.1  BP神经网络分析以及模型的建立-15

3.2.2  BP神经网络的学习规则-16

3.2.3  基于Simulink的BP神经网络补偿器的建模仿真-17

4  PTP稳定性仿真控制-18

4.1  控制算法的建模-18

4.1.1  仅带有PD控制器控制系统的建模-18

4.1.2 带有BP神经网络补偿器的控制系统建模-20

4.2  仿真实验及其结果的研究-22

4.2.1 无时间滞后的情况仿真结果研究-22

4.2.2 有时间滞后的情况仿真结果研究-24

5  总结与展望-29

5.1  工作总结-29

5.2  展望-29

致谢-30

参考文献-31