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。

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