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滑动模块控制在机器人控制中的应用

来源:http://myeducs.cn 联系QQ:点击这里给我发消息 作者: 用户投稿 来源: 网络 发布时间: 14/06/28

本文主要为广大网友提供“ 滑动模块控制在机器人控制中的应用 ”,希望对需要 滑动模块控制在机器人控制中的应用 网友有所帮助,学习一下!

   1.传统控制方法以及现代控制方法传统的机器人控制方法一般是PID控制。PID控制虽然简单、可靠,能根据位置跟踪误差和速度跟踪误差乘以相应的静态增益来确定控制量,但控制系统的动态性能不好、精度不高、鲁棒性差。随着现代控制理论的不断发展,很多先进的控制理论得到了应用。其中一个重要方向就是便结构控制。变结构控制就是当系统状态点穿越状态空间不同区域时,反馈控制器的结构按照一定规律变化,使得控制系统对被控对象在内的参数变化和外部扰动具有一定的适应能力,保证系统性能可以达到期望的指标要求。变结构控制对系统中存在的不确定性具有极强的鲁棒性,是一种典型的非线性控制变结构控制系统能够通过控制器本身结构的变化,使得系统性能保持高于一般固定结构控制所能达到的性能,突破了经典线性控制系统的品质限制,较好地解决了动态和静态性能指标之间的矛盾。

   2.滑动模块控制的基本原理分析滑模变结构控制是变结构控制系统的一种控制策略,是一种处理线性和非线性系统的鲁棒控制方法。这种控制与常规控制的根本区别在于控制的不连续性,即一种使系统“结构”随时间变化的开关特性。该控制特性可以迫使系统在一定特性下沿规定的状态轨迹作小幅度、高频率的上下运动,即所谓的“滑动模态”或“滑模”运动。它利用一种特殊的滑模控制方式,强迫系统的状态变量沿着人为规定的相轨迹滑动到平衡点。如图1所示,滑模面s(x)=0将状态空间分成上下两部分s<0和s>0。系统的初始状态未必在该滑模面上,而滑模变结构控制器的作用就在于把系统的状态在有限时间内驱使到该滑模面,并沿着该滑模面一直滑动到平衡点。

    一旦运动点趋近于滑模面,就会被“吸引”到滑模面上来,状态轨线到达滑模面以后,就会沿着此滑模面收敛到原点,这种沿s(x)=0滑动至原点的特殊运动称为滑模运动,这是一种在任何固定结构下都没有的运动。整个过程包括趋近模态和滑动模态。一个好的变结构控制器通常要求具有良好的动态品质,一个动态品质良好的变结构控制器既要保证控制系统的快速性和鲁棒性,又要能够有效地削弱抖振。这同时体现在趋近过程和滑动过程中。在趋近过程中,系统不具有鲁棒性。加快趋近过程的速度以减少系统停留在趋近过程的时间,可以间接的提高系统的鲁棒性。同时,合理的设计趋近速度能够有效的削弱抖振。在滑动过程中,系统在稳定的同时,也要快速的收敛到平衡点,以达到理想的误差效果。本文所属栏目http:///organ/

   3.基于滑动模块的机器人手臂为方便快捷地让机器人手臂接近目标,目标拾取机器人手臂的行走机构采用4轮车轮式行走机构,其结构简单,转弯半径小,转向灵活。车体前方的导向和支撑轮以及后面的两个同轴驱动轮可实现机器人手臂在地面上的平动和转动,驱动轮绕轮轴转动,自由度为1,导向和支撑轮既要绕轮轴转动,整体相对车身又要随时调整方向,自由度为2,共有3个自由度;通过控制安装在轴上的直流电机转速,控制车子的行走速度。机器人手臂结构采用关节型,它具有仿人臂结构,与其它结构形式相比,易于确定三维空间中的任意位置和姿态。为实现目标取物,机器人手臂要完成的动作包括:机械大臂水平方向回转至目标位置;两个小臂垂直方向旋转,提供升降动力,定位于目标;手部的张合拾取物体,手臂各关节的转动通过步进电机驱动齿轮,由齿轮传动来实现。以上分析表明,机器人手臂整体需要3个转动自由度,总体设计方案如图2所示。机器人手臂的手部机构根据被抓取工件的形状、尺寸、质量、易碎性、表面粗糙度的不同,最常见的形式有磁吸式、气吸式和钳爪式。考虑制造成本、被拾取物体的多样性,采用结构简单、适用范围广的钳爪式。为开阔用户的视野,第三关节小臂设置摄像头,可在显示器上显示拾取的目标。(本论文由网学http:// 整理提供,如需转载,请注明出处或联系我们的客服人员)
 

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