基于PD的N关节机器人控制算法设计.doc

摘要：本课题研究如何解决基于PD的N关节机器人控制。一种是传统方式“PD+前馈”控制方法，另一种是优化方式“ PD 自适应轨迹跟踪算法”， 该算法使用机器人期望轨迹，不需要虚拟参考轨迹。关于给定的跟踪轨迹，期望轨迹能够离线后计算，这将大大缩小线上计算量。由于没有参数缓慢变化的限制，只需要知道动态模型结构,不需要确定不确定参数，结构简单，容易实现。自适应轨迹跟踪算法能够克服模型误差所带来的轨迹误差，能够使有界的不确定性干扰产生的轨迹误差任意小。经过使用 MATLAB仿真软件对两关节直接驱动机器人的仿真实验尝试推导，可以证明基于 PD 的N关节机器人控制方法的有效性以及对模型不确定性的鲁棒性。

关键词：PD，自适应，跟踪，仿真 

目录

摘要

ABSTRACT

引言-1

1   绪论-2

1.1　机器人控制简介-2

1.2　机器人研究背景和发展状况-3

2  PID 控制原理及常规 PID 控制系统-5

2.1  PID 控制原理-5

2.2-连续系统的模拟 PID 仿真-5

2.3-数字 PID 控制-6

2.3.1 连续系统的数字 PID 控制仿真-6

2.3.2  基于前馈补偿的 PID 控制算法及仿真-7

2.3.3 不完全微分 PID 控制算法及仿真-10

2.3.4 微分先行 PID 控制算法及仿真-13

2.4-常用的 PID 控制系统-16

2.4.1 单回路 PID 控制系统-16

2.4.2 串级 PID-16

3  机器人的动力学模型结构与控制-18

3.1 机器人控制-18

3.1.1 刚性机器人控制-18

3.1.2 柔性机器人控制-20

3.2 动力学模型结构-22

3.3 机器人自适应控制-23

3.3.1机器人自校正自适应控制-23

3.3.2 基于机器人特性的自适应控制-25

3.4 机器人轨迹跟踪控制研究-26

3.4.1 机器人的自适应轨迹跟踪算法-26

4  基于 PD 的多关节机器人控制器设计及仿真-31

4.1 两关节机器人的 PD 控制-31

4.2 控制系统设计方案的选择-31

4.2.1 系统方案选择-31

4.2.2 控制方法的选择-32

4.3 两关节直接驱动机器人的 MATLAB 仿真-32

4.3.1 引言-32

4.3.2 PD 控制的两关节系统的仿真-33

4.3.3 系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析-34

总结-38

致谢-39

参考文献-40