《基于MATLAB的MK2三自由度机械臂轨迹规划与控制器仿真设计》_三自由度机械臂适应控制matlab-程序员宅基地

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基于matlab的mk2三自由度机械臂轨迹规划及控制器仿真设计（报告+ppt）
摘 要：本文的研究对象为EEZYbotARM MK2三自由度机械臂，分析了其机械结构，建立D-H参数表，同时在MATLAB中建立该机械臂正逆运动学模型，对该机械臂进行高阶多项式插值法轨迹规划，写出复杂字。
依据力学关系建立其动力学模型，并利用simulink进行仿真分析。
针对系统设计了前馈控制、前馈PD控制、力矩控制三种控制器，进行多次仿真验证，得到理想效果。

YID:5215680690503084

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基于MATLAB的MK2三自由度机械臂轨迹规划及控制器仿真设计

摘要：
本文的研究对象为EEZYbotARM MK2三自由度机械臂，通过对其机械结构的分析，建立了D-H参数表。同时，在MATLAB中建立了该机械臂的正逆运动学模型，并利用高阶多项式插值法对机械臂轨迹进行规划，实现了复杂的运动路径。基于力学关系，本文还建立了机械臂的动力学模型，并利用Simulink进行了仿真分析。根据系统的特点，本文设计了前馈控制、前馈PD控制和力矩控制三种控制器，并进行了多次仿真验证，得到了理想的控制效果。

  1. 引言
    近年来，机械臂在工业生产和科研领域得到了广泛的应用。MK2三自由度机械臂作为一种经济实用的机械臂，具有结构简单、操作方便等优点，被广泛应用于教育和科研实验中。本文以EEZYbotARM MK2为研究对象，旨在研究其轨迹规划和控制器设计，以提高机械臂的运动精度和控制性能。

  2. 机械结构分析与D-H参数建立
    2.1 机械结构分析
    MK2机械臂由三个旋转关节组成，分别为基座、肘部和手部旋转关节，通过这三个关节的运动，实现机械臂的三自由度控制。

    2.2 D-H参数建立
    根据机械结构分析，建立MK2机械臂的D-H参数表，通过定义每个关节的旋转轴、连杆长度等参数，建立了机械臂的正逆运动学模型。

  3. 轨迹规划
    3.1 高阶多项式插值法
    本文采用高阶多项式插值法对MK2机械臂的轨迹进行规划，通过定义起点、终点和过渡点，利用多项式插值算法生成平滑的运动曲线，实现机械臂的连续运动。

  4. 动力学模型建立与仿真分析
    4.1 力学关系的建立
    基于牛顿-欧拉法，建立MK2机械臂的动力学模型，考虑关节摩擦、惯性等因素，分析机械臂在不同状态下的运动特性。

    4.2 Simulink仿真分析
    利用MATLAB中的Simulink工具，建立MK2机械臂的仿真模型，设置机械臂的初始状态和目标轨迹，进行仿真分析，并对比不同控制器下的运动轨迹和响应性能。

  5. 控制器设计与仿真验证
    5.1 前馈控制
    基于MK2机械臂的动力学模型，设计了前馈控制器，利用预测模型对机械臂的控制信号进行预测和补偿，提高了控制精度和稳定性。

    5.2 前馈PD控制
    在前馈控制的基础上，引入PD控制器，对机械臂的位置误差和速度误差进行反馈控制，进一步提高了控制性能。

    5.3 力矩控制
    考虑到MK2机械臂的载荷特性，设计了力矩控制器，通过对机械臂的力矩进行实时调整，使机械臂在负载变化时保持稳定的控制效果。

    5.4 仿真验证
    通过多次仿真验证，对比不同控制器下的机械臂运动轨迹和响应性能，验证了

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