摘要近些年来随着工业的发展，对机械手的控制要求也越来越高。对于机械手的控 制，早期的一些控制算法诸如 PD 控制法、前馈控制法，有好多缺点，在一些高难 度作业中无法实现对单臂机械手及时高精度的控制，导致作业无法按要求完成。因 此，本课题设计了一种针对单臂机械手的基于 PD 的前馈算法，来实现高精度跟踪 控制。84428

本课题采取的基于 PD 的前馈算法，在标准的数学模型基础上加入了不确定性 对系统的影响，结合 PD 控制法和前馈控制法，设计出一种控制算法改善单臂机械 手臂的控制性能，提高了对机械手臂控制的精确性和及时性。最后用 Simulink 进行 仿真，仿真结果表明基于 PD 的前馈结构算法可以提高控制系统的跟踪精度。与传 统的控制算法相比，基于 PD 的前馈算法可以在 30 秒内使跟踪误差收敛于零，使系 统有了更好的跟踪性能。

毕业论文关键字：单臂机械手；前馈控制；PD 控制

Abstract With the development of manufacture, the standards of controlling manipulator are higher and higher。 The former control algorithms, such as the PD control method and the feedforward control method, have many flows, failing to achieve high-precision and timely control to single arm manipulator in some difficult tasks, which tasks below the standards can attribute to。 Therefore, the present research aims at exploring how to achieve high-precision tracking control of the single arm manipulator by way of designing a PD-based feedforward structure algorithm。

Combining PD control method with feedforward control method, the PD-based feedforward algorithm adopted in the research, which takes the interferers of uncertain factors to the system into consideration and is based on the standard mathematical model, can improve the controlling capacity of the single arm manipulator and enhance the precision and promptness of control to single arm manipulator。 At the end of the research, Simulink is adopted to conduct a simulation study。 The result of the simulation study indicates that the PD-based feedforward structure algorithm can improve the tracking precision of the controling system。 Moreover, compared with traditional control algorithms, the PD-based feedforward algorithm can reduce the tracking error to zero within 30 seconds, which improves the tracking performance of the system greatly。

Keywords:Manipulator; Feedforwadcontrol; PDcontrol

目 录

第一章 绪论 1

1。1 研究的背景和意义 1

1。2 机械手系统的结构组成与控制分类 2

1。3 鲁棒控制方法概述 3

1。4 国内外研究现状及发展状况 5

1。5 主要研究内容 7

第二章 单臂机械手数学模型建立 8

2。1 机械手的分类 8

2。1。1 电按照控制型式分类 8

2。1。2 按照用途分类 8

2。2 对机械手的一般要求 8

2。3 单臂机械手模型的建立 10

第三章 单臂机械手的控制器设计 12

3。1 PID 控制理论 12

3。1。1 PID 控制理论及其发展概况 12

3。1。2PID 控制器设计 13

3。2 鲁棒控制理论