五连杆机械臂的轨迹跟踪控制

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1、装订线　　　　　　　　本科生毕业论文（设计）题目：五连杆机械臂的轨迹跟踪控制学院　电子信息工程学院　学科门类　工学　　　　　　　专业　自动化　　　　　学号　2013442232姓名　罗延昭　　　指导教师　王霞　　　　　　　　　　　　　　　　　2017年5月25日河北大学2017届本科生毕业论文（设计）五连杆机械臂的轨迹跟踪控制摘　　要本文需要完成五连杆机械臂的轨迹跟踪控制，并保证误差能趋于零。首先根据五连杆机械臂的实物样机画出该机械臂的平面图形，定义该机构各个杆件的参数，通过封闭矢量法等推导出输入角度与输出角度的关系，再根据拉格朗日法，推算出五连杆机械

2、臂的动力学模型表达式，再计算出各个参数的关系，搭建出五连杆机械臂的动力学模型。再设计控制器来实现五连杆机械臂的轨迹跟踪控制，首先运用机器人的PD控制方法来设计五连杆机械臂的轨迹跟踪控制器，先设定跟踪误差，并推导出驱动力矩的控制方程，利用李雅普诺夫函数来判别设计的控制器的收敛性，可以证出在该控制器下的控制律是渐进稳定的。再使用Matlab/Simulink来仿真构建出该控制器的结构框图，进行实验论证。再运用机器人的滑模鲁棒控制方法来设计五连杆机械臂的轨迹跟踪控制器，先定义误差函数，再构造滑模平面，推到出滑模控制下的驱动力矩方程。并对该系统加入扰动，验证扰

3、动对该系统的影响，根据李雅普诺夫函数构造，并证实该系统是能趋于稳定的。再对五连杆机械臂进行Matlab/Simulink结构图的搭建，进行实验论证。首先对第一种控制方法进行结果分析，可验证该控制方法可以完成轨迹跟踪控制。再对第二种方法进行结果分析，并在外加扰动情况下，可验证该控制方法可以完成轨迹跟踪控制。对两种控制方法就行对比分析，可验证滑模鲁棒的控制方法比PD控制方法的实验效果更加优越，并能抑制一定范围内的扰动。关键词：五连杆机械臂；滑模控制；PD控制；Matlab/Simulink河北大学2017届本科生毕业论文（设计）TrajectoryTrac

4、kingControlofFive-linkManipulatorABSTRACTThispaperneedstocompletethetrajectorytrackingcontrolofthefive-linkmanipulatorandensurethattheerrorcanbezero.Firstly,theplanepatternofthemanipulatorisdrawnaccordingtothephysicalprototypeofthefive-linkmanipulator,andtheparametersofeachbarar

5、edefined.Therelationshipbetweentheinputangleandtheoutputangleisdeducedbyclosedvectormethod.AccordingtotheLagrangianmethod,Thedynamicmodelofthefive-linkmanipulatorisdeduced,andtherelationshipbetweentheparametersiscalculated,andthedynamicmodelofthefive-linkmanipulatorisbuilt.Andth

6、endesignthecontrollertorealizethetrajectorytrackingcontrolofthefive-linkmanipulator.Firstly,thetrajectorytrackingcontrollerofthefive-linkmanipulatorisdesignedbyusingthePDcontrolmethodoftherobot.Thetrackingerrorissetfirstandthecontrolequationofthedrivingtorqueisdeduced,TheLyapuno

7、vfunctionisusedtodiscriminatetheconvergenceofthedesignedcontroller,anditcanbeprovedthatthecontrollawunderthecontrollerisgradualandstable.AndthenuseMatlab/Simulinktosimulatethestructureofthecontrollerblockdiagram,theexperimentaldemonstration.Then,theslidingmoderobustcontrolmethod

8、oftherobotisusedtodesignthetrajectorytrackingco