基于死区补偿的机械手模糊的自适应控制.docx

摘要：目前，随着科技的不断发展，劳动力成本资源的不断提升，机械制造业的升级的压力也在不断的增加,这将会促进自动化水平的持续改进制造和机器人产业的迅速发展，在工业机器人领域、空间领域、军事领域等领域得到了越来越多的应用。而机械手的控制则在其中起着十分重要的作用，对于机械手的研究，不管是在工程领域还是其他的领域，机械手都得到了越来越多的广泛应用，在当今，它的轨迹跟踪也是一个非常火热的研究热门话题。本文主要研究机械手的模糊自适应控制，设计基于在死区补偿下的机械手轨迹跟踪控制方案，针对传统的PID控制和模糊控制很难对该类的系统实现快速高精度的跟踪控制等问题。在本次设计当中，我们首先分析了机械手的建模，并根据其推导出它的力学方程。然后,设计了一种控制方案的操纵者。最后的仿真结果表明，此次的模糊自适应控制对于负载变化等非线性因素有着十分重要的影响。

关键词：自适应；模糊控制 ；死区补偿 ；PID控制；非线性

目录

摘要

Abstract

1. 绪论-1

1.1 机械手研究的背景和意义-1

1.1.1 研究背景-1

1.1.2 研究意义-1

1.2 机械手国内外发展-2

1.2.1 国内研究现状-2

1.2.2 国外研究现状-3

1.3 设计方案的确定-3

1.3.1设计方案的原理-3

1.3.2设计方案的特点-4

2.机械臂动力学建模-4

2.1机械臂的搭建-4

2.2建模分析-4

3.机械手的经典控制方法-7

3.1 PID控制-7

3.2基本PID控制-8

3.3 PID控制的改进-8

3.3.1积分饱和抑制-8

3.3.2 微分先行PID控制算式-9

3.3.3 带死区的PID控制-9

3.3.4 不完全微分PID控制算法-9

3.4 PID参数调整-10

3.4.1 PID对控制性能的影响-10

3.4.2 控制规律的选择-10

3.4.3 采样周期的选择-11

3.4.4 PID参数的整定-11

3.5 PID控制器的工程实现-12

4.非线性控制-12

4.1 非线性系统概述-12

4.2 非线性环节及对系统结构的影响-12

4.2.1死区特性-12

4.2.2饱和特性-13

4.2.3 回环（间隙）特性-13

4.2.4 继电特性-14

4.3 非线性仿真实例分析-14

4.4 死区补偿-17

4.4.1 死区效应分析-18

5.滑模变结构控制-20

5.1滑模控制的定义-20

5.2滑模控制的设计要求-21

5.3滑模控制的设计方案-21

5.3.1 采用方法-22

5.4滑模变结构的特点-24

5.5滑模变结构的抖振问题-25

5.5.1抖振问题产生原因-25

5.6滑模变结构的优缺点-25

5.7滑模变结构的实际应用-25

6.仿真-25

7.总结-30

参考文献-31

致 谢-32