二关节机器人运动系统建模及神经网络自适应控制,采用matlab环境实现,系统建模及神经网络自适应控制算法, 给出matlab代码
时间: 2024-03-26 11:42:12 浏览: 16
对于二关节机器人运动系统的建模和控制,一般可以采用以下步骤:
1. 确定机器人系统的动力学模型,包括质量、惯性、摩擦等参数。
2. 建立控制器模型,可以采用传统的 PID 控制器或者神经网络控制器。
3. 进行系统模拟和仿真,通过调整控制器参数,得到最优的控制效果。
下面是一个基于神经网络的自适应控制器的示例代码,其中采用了 Matlab 神经网络工具箱中的神经网络函数:
```
% 二关节机器人运动系统建模及神经网络自适应控制
% 系统参数
m1 = 1; % 关节1质量
m2 = 1; % 关节2质量
l1 = 1; % 关节1长度
l2 = 1; % 关节2长度
g = 9.8; % 重力加速度
% 神经网络参数
n = 10; % 隐藏层神经元个数
eta = 0.01; % 学习率
% 数据初始化
q1 = 0; % 关节1初始位置
q2 = 0; % 关节2初始位置
dq1 = 0; % 关节1初始速度
dq2 = 0; % 关节2初始速度
ddq1 = 0; % 关节1初始加速度
ddq2 = 0; % 关节2初始加速度
tau1 = 0; % 关节1初始力矩
tau2 = 0; % 关节2初始力矩
t = 0; % 时间初始值
dt = 0.01; % 时间步长
T = 10; % 总仿真时间
% 建立神经网络
net = feedforwardnet(n, 'trainlm');
net.layers{2}.transferFcn = 'purelin';
net.trainParam.lr = eta;
net.trainParam.epochs = 1000;
net.trainParam.goal = 1e-5;
% 数据存储
q1_data = zeros(1, T/dt);
q2_data = zeros(1, T/dt);
tau1_data = zeros(1, T/dt);
tau2_data = zeros(1, T/dt);
% 仿真循环
for i = 1:T/dt
% 计算系统状态
[ddq1, ddq2] = robot_dynamics(q1, q2, dq1, dq2, tau1, tau2, m1, m2, l1, l2, g);
q1 = q1 + dq1 * dt + 0.5 * ddq1 * dt^2;
q2 = q2 + dq2 * dt + 0.5 * ddq2 * dt^2;
dq1 = dq1 + ddq1 * dt;
dq2 = dq2 + ddq2 * dt;
% 计算控制力矩
tau1 = robot_control(q1, q2, dq1, dq2, net);
tau2 = 0;
% 存储数据
q1_data(i) = q1;
q2_data(i) = q2;
tau1_data(i) = tau1;
tau2_data(i) = tau2;
% 显示仿真结果
plot(q1_data(1:i), q2_data(1:i));
title('Robot Arm Simulation');
xlabel('q1');
ylabel('q2');
drawnow;
% 更新神经网络
inputs = [q1; q2; dq1; dq2];
targets = tau1;
net = train(net, inputs, targets);
% 更新时间
t = t + dt;
end
% 动力学模型
function [ddq1, ddq2] = robot_dynamics(q1, q2, dq1, dq2, tau1, tau2, m1, m2, l1, l2, g)
% 计算系统参数
d1 = m1 * l1^2 + m2 * (l1^2 + l2^2 + 2 * l1 * l2 * cos(q2)) + tau1;
d2 = m2 * (l2^2 + l1 * l2 * cos(q2)) + tau2;
h2 = 0.5 * m2 * l1 * l2 * sin(q2);
phi2 = m2 * l2^2 + 2 * m2 * l1 * l2 * cos(q2) + d1 + d2;
% 计算系统动力学方程
ddq1 = (h2 * dq2^2 - m2 * l1 * l2 * sin(q2) * dq2^2 + d2 * cos(q2) - (m1 + m2) * g * l1 * sin(q1) - m2 * g * l2 * sin(q1 + q2)) / phi2;
ddq2 = (-h2 * dq1^2 - m2 * l1 * l2 * sin(q2) * dq1^2 + d1 * cos(q2) - m2 * g * l2 * sin(q1 + q2)) / phi2;
end
% 控制器模型
function tau1 = robot_control(q1, q2, dq1, dq2, net)
% 计算输入向量
inputs = [q1; q2; dq1; dq2];
% 计算输出力矩
tau1 = net(inputs);
end
```
注意:这只是一个简单的示例代码,实际使用时需要根据具体的机器人系统进行修改。