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焊网机器人系统设计及其智能控制研究

作　者: 曹梦龙
导　师: 刘川来
学　校: 青岛科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 机器人 焊接 神经网络 辨识 智能控制
分类号: TP242.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 160次
引　用: 2次
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内容摘要


工业机器人技术是当今世界引入注目的高新产品之一,许多国家把发展机器人作为高技术领域的战略目标列入国家发展计划。焊接是工业机器人应用的一个重要领域,目前,采用机器人焊接已成为焊接自动化技术现代化、智能化的主要标志。 本文以青岛科技局“智能钢筋焊网设备的研制及其产业化”发展计划项目为背景,主要介绍了参考进口设备流程,自行设计的焊网机器人系统(钢筋焊网焊接生产线),提出了智能焊网机器人的设计思想及控制方案。 焊网机器人系统中设计开发了采用电阻焊工艺的可移动单焊头焊网机器人,摆脱了以往电阻焊需要专用供电设备和使用场所的条件限制。整个生产线控制系统采用PC技术形成两级控制并具有网络化功能。系统设计依照机电体化的思想,力求使得整个系统柔性化、产业化,而设计多用、产业化智能机器人是达到这一目的的必由之路。 机器人是一个多输入多输出、强耦合、非线性时变受控对象,因而很难建立起精确的数学模型。本文将迭代控制与神经网络相结合,提出一种基于神经网络模型辨识的迭代学习智能控制方法。迭代学习控制ILC(Iterative Learning Control)算法执行简单,不需要准确的动力学模型;另外,神经网络具有对任意非线性映射的理想逼近能力,能学习和适应未知不确定系统的动态特性,使系统具有更强的适应性和鲁棒性并消除不确定性和外部干扰的影响。为了提高系统的实时性和初始鲁棒性,在控制器设计中还引入了反馈控制。 在MATLAB环境下的仿真结果表明该方法对未知外部干扰的机器人系统是十分有效的,可以实现机器人在不确定扰动的情况下运动的高精度控制。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 概述  8-12
  1.1 国内外工业机器人发展应用综述  8-9
  1.2 焊接机器人技术发展及现状  9-11
  1.3 选题意义及研究重点  11-12
  1.4 本人承担的任务及论文主要内容  12
第二章 焊网机器人系统的设计  12-43
  2.1 焊网机器人系统的结构设计  13-18
    2.1.1 焊网机器人系统主要性能、技术关键及创新点  13-14
    2.1.2 机器人焊接设备主要组成及关键技术解决方案  14-15
    2.1.3 焊接辅助设备组成及关键技术解决方案  15-18
  2.2 焊网机器人系统控制方案设计  18-34
    2.2.1 焊网机器人电阻焊焊接工艺  18-21
    2.2.2 钢筋焊网电阻焊工艺的焊接控制  21-23
    2.2.3 焊网机器人系统控制方案设计  23-25
    2.2.4 焊网机器人系统DDC级设计与实现  25-32
    2.2.5 焊网机器人本体自控系统主要配置及关键技术解决方案  32-34
  2.3 焊网机器人系统的软件设计  34-43
    2.3.1 焊网机器人系统上位机软件设计  34-40
    2.3.2 焊网机器人系统PLC程序设计  40-43
第三章 智能焊网机器人的设计及控制描述  43-51
  3.1 焊网机器人的智能化设计  43-47
  3.2 焊网机器人的运动描述  47-48
  3.3 机器人的动态控制技术的发展与控制算法的比较  48-51
    3.3.1 机器人控制技术的发展  48-50
    3.3.2 机器人动态控制中几种算法的比较  50-51
第四章 基于神经网络的焊网机器人模型辨识及控制  51-75
  4.1 神经网络的发展  51-53
  4.2 BP神经网络及其算法  53-56
  4.3 控制过程的人工神经网络建模方法  56-57
  4.4 基于神经网络的模型辨识  57-64
    4.4.1 神经网络建模  58-60
    4.4.2 神经网络模型的设计  60-62
    4.4.3 焊网机器人系统模型辨识  62-64
  4.5 迭代学习控制算法理论研究  64-70
    4.5.1 迭代学习的定义  65-66
    4.5.2 迭代学习控制的应用与展望  66-68
    4.5.3 迭代学习控制算法的描述  68-70
  4.6 基于神经网络模型辨识的焊网机器人迭代学习控制  70-71
  4.7 基于神经网络模型辨识的迭代学习控制器设计  71-75
第五章 基于MATLAB的焊网机器人智能控制仿真  75-83
  5.1 焊网机器人控制仿真  76-80
  5.2 神经网络辨识器作用仿真  80-83
第六章 结束语  83-91
感谢  91-92
攻读学位期间发表的学术论文  92-93
附录  93-104

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人 > 工业机器人
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