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6轴机械臂运动学算法,关节模型简易制作

时间:2023-05-03 06:48:07 阅读:116036 作者:899

前言:我最近在玩神经网络,我看到有些东西接近神经网络中未建模的运动,有些东西接近神经网络中的整个模型。 后者是无模型控制。 没有模型进行控制不需要知道系统的名义模型,直接用神经网络逼近整个系统,我觉得这种方法很厉害。 于是,我把这个方法用在了六关节机械臂的模型上,最后的控制效果还不错。

1 .机器人动力学方程mqnqgfd=m(ddot(q ) n ) dot ) q ) gfd=(tauMQNQ(gfd=

其中f f f为摩擦力,d d d为扰动,(tau为关节力矩,动力学建模方法采用导师凯恩方法。 省略具体代码。

2 .控制器设计在实际工程中,M M M、N N N、g g g g矩阵和摩擦力f f f是未知的,这里用三个神经网络分别逼近M M M、N N N、g g g g矩阵,同时在控制律的基础上增加鲁棒性以抵抗干扰RBF神经网络的控制器结构选择为6-7-1结构,神经网络的输入为角度和角速度,输出为矩阵估计值M ^ hat{M} M^,N ^ hat{N} N^,g ^hat { n }

3 .仿真框图和结果Simulink仿真框图如下:

仿真结果

6个关节角度跟踪:

6个关节角速度跟踪:

4 .结论由于给定轨迹的初始值和系统状态的初始值不同,跟踪指定轨迹需要一点时间。 6个关节的角度和角速度可在约0.5s内跟踪cos轨迹。 稳定后,角度误差约为10的负3次方,角速度误差为10的负2次方。 我倾向于能够快速跟踪角度,所以角速度一开始会变大,但很快角速度就会快速跟踪并指定轨迹。

5 .在增大后续改进符号函数的系数时,这可以加快收敛速度,但同时由于符号函数的不连续性,系统的控制输入迅速前后切换,产生较大的干扰,因此力矩输入的干扰较大。

后续的改进与模糊控制相结合,通过模糊控制来调整编码函数的增益系数,从而在远离平衡点时能够确保较大的增益系数并迅速接近,在接近滑动面时减小增益系数并使其接近滑动面也就是说,由于增益系数是自适应的,所以系统可以快速跟踪轨迹,也可以在跟踪后减小增益,可以减少控制输入的混乱。

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