基于反馈线性化控制的双连杆机器人平面运动控制simulink建模与仿真

目录

1.课题概述

2.系统仿真结果

3.核心程序或模型

4.系统原理简介

4.1双连杆机器人平面运动的动力学原理

4.2 反馈线性化控制

5.完整工程文件

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1.课题概述

       反馈线性化是一种非线性控制方法，核心思想是通过状态反馈和坐标变换，将非线性系统的动力学模型转化为完全可控的线性系统，再设计线性控制器实现高精度轨迹跟踪。本文研究了双连杆机器人基于反馈线性化的轨迹跟踪控制方法。通过非线性状态反馈和坐标变换，将系统动力学转化为完全可控的线性系统，并设计PD控制器实现高精度跟踪。该方法消除了惯性耦合、科氏力和重力影响，但控制效果依赖模型参数精度。研究包含动力学原理分析、控制算法设计及simulink仿真验证。

2.系统仿真结果

3.核心程序或模型

版本：Matlab2024b

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4.系统原理简介

4.1双连杆机器人平面运动的动力学原理

       设双连杆机器人为旋转关节型，连杆1长度l1、质量m1，连杆2长度l2、质量m2；关节角分别为θ1,θ2，关节角速度θ˙1, θ˙2，关节角加速度θ¨1, θ¨2；关节输入力矩为τ1，τ2。末端执行器的平面坐标(x,y)与关节角的正运动学关系为：

4.2 反馈线性化控制

       反馈线性化分为关节空间反馈线性化和操作空间反馈线性化，此处以操作空间轨迹跟踪为例，实现末端执行器的位置控制。

定义输出变量与相对阶

动力学模型的反馈线性化变换

线性控制器设计

计算实际关节控制力矩

控制方法的特点

完全线性化：通过非线性补偿消除了惯性耦合、科氏力和重力的影响，系统转化为线性系统。

高精度跟踪：PD控制器可保证轨迹跟踪误差渐近收敛，适用于高精度运动控制场景。

依赖模型精度：控制效果取决于动力学模型参数（质量、长度）的准确性，参数摄动会降低控制性能，实际应用中需结合自适应算法补偿参数误差。

5.完整工程文件

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