基于干扰观测器的设计的多关节机械手控制方案研究.docx

摘要：多关节机械手是机器人应用中重要部件之一，机器人正常工作的重要前提就是能够精确控制机械手运动。通过引入干扰观测器，可精确地估计被控对象的不确定性和外加干扰，从而有效地降低滑模控制中的增益并降低抖振。通过引入非线性干扰观测器，可以获得一个PD控制器，其同时考虑库伦摩擦和粘性摩擦。本设计先选择双关节机械手，并且对其进行动力学建模，然后设置PD控制器参数，用Simulink Model搭建仿真模块，并用S函数对其进行设置，最后，显示其仿真结果。

关键字：干扰观测器;机械手；PD控制；Simulink建模；S函数

目录

摘要

Abstract

1. 绪论-1

1.1课题研究的背景和意义-1

1.2机械手国内外发展状况-1

1.2.1 国外研究状况-1

1.2.2 国内研究状况-2

1.3 机械手的发展趋势-2

2. 机械手的动力学模型-3

3. S函数的用法-4

3.1 S函数概述-4

3.2 S函数的调用-4

4. PID控制-6

4.1基本数字PID控制算法-6

4.1.1 位置式数字PID控制器-6

4.1.2 增量式数字PID算法-6

4.2 改进PID控制算法-6

4.2.1 积分分离的数字PID控制算法-7

4.2.2 带死区的数字PID控制算法-7

4.2.3 不完全微分PID控制算法-8

4.3 数字PID控制器的参数对系统性能的影响-8

4.4 数字PID控制算法的参数整定方法-9

5. 非线性控制-10

5.1 典型非线性特性-10

5.2 非线性系统分析方法-12

6. 基于干扰观测器的多关节机械手控制-13

6.1 李雅普诺夫定理-13

6.2 干扰观测器的设计-13

6.2.1方案的原理-13

6.2.2干扰观测器的设计-15

6.3 证明-17

6.4 Simulink建模与程序-19

6.4.1 Simulink建模-19

6.4.2 干扰观测器程序-20

6.5 结果-26

7. 总结-28

参考文献-29

致谢-31