基于MATLAB的机器人柔性手臂控制系统设计与仿真.docx

任务书 设计题目： 基于MATLAB的机器人柔性手臂控制系统设计与仿真 1．设计的主要任务及目标 学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，在深入了解反馈控制系统工作原理的基础上，掌握机械系统建模、分析及校正环节设计的基本过程；初步掌握运用MATLAB/Simulink相关模块进行控制系统设计与仿真的方法，为学生在毕业后从事机械控制系统设计工作打好基础。 2．设计的基本要求和内容 （1）根据已有的机器人柔性手臂系统相关资料，对其结构特点及工作原理进行分析； （2）建立柔性手臂系统的数学模型； （3）应用极点配置对系统进行状态反馈设计； （4）运用MATLAB/SIMULINK对系统进行仿真计算； （5）通过动态仿真设计优化系统参数，对反馈系数K进行确定； 3．主要参考文献 [1] 刘白燕等编,机电系统动态仿真-基于MATLAB/SIMULINK[M].北京：机械工业出版社,2005.7 [2] 王积伟，吴振顺等著，控制工程基础[M].北京：高等教育出版社2001.8 [3] （日）末松良一. 机械控制入门 [M].北京：科学出版社，2000 [4] 徐昕等著. MATLAB工具箱应用指南.北京:电子工业出版社,2000 4．进度安排 设计各阶段名称 起 止 日 期 1 查阅资料，总体规划，完成开题 2013.12.18～2014.03.16 2 对机器人柔性手臂特征系统进行分析 2014.03.17～2014.03.23 3 建立系统的数学模型 2014.03.24～2014.04.13 4 对系统进行状态反馈设计 2014.04.14～2014.05.11 5 运用MATLAB/Simulink完成系统的仿真 2014.05.12～2014.05.31 6 分析结果，整理论文，准备答辩 2014.06.01～2014.06.10 基于MATLAB的机器人柔性手臂控制系统设计与仿真 摘要：机械臂未来的发展趋势是高速、高精度和轻型化、操作灵活的柔性机械臂。柔性机械臂系统的动力学特点是大范围刚体运动的同时，伴随着柔性臂杆的小幅弹性运动。柔性臂杆的弹性振动将极大地影响机械臂末端的定位精度。本设计结合机器人柔性手臂的结构特点，对机器人柔性手臂进行了受力分析，建立了柔性手臂系统的集中参数模型。对柔性手臂系统的特性、系统的可控制性和可观测性进行了分析，用极点配置求取状态反馈系数K对系统进行反馈。使柔性手臂系统的振动快速达到稳态,用MATLAB仿真确认控制效果。 关键词：柔性机械臂，控制系统，MATLAB仿真  Design and simulation system for flexible manipulator control based on MATLAB Abstract：The trend of the development of mechanical arm is high speed, high precision and light-duty, flexible operation of the flexible manipulator. The dynamics of flexible manipulator system is characterized by a wide range of rigid motion at the same time, with flexible arm slightly elastic movement. The elastic vibration of flexible arm will greatly influence the mechanical arm at the ends of the positioning accuracy. This design with the structure characteristics of a flexible robot arm, has carried on the stress analysis of flexible robot arms, established the lumped parameter model of the flexible arm system. Characteristics of the flexible arm system, system controllability and observability are analyzed, using pole assignment for state feedback coefficient K to feedback system. To make the vibration of the fle