MATLAB下三连杆PID轨迹跟踪与Simulink仿真的动力学建模

本文主要探讨了基于MATLAB的三连杆PID轨迹跟踪及其在Simulink仿真的应用。在当前机械工业快速发展的背景下，连杆结构，尤其是三连杆结构，由于其灵活性和易于控制，已经成为众多研究领域的焦点。三连杆结构相较于二连杆，拥有三个自由度，这使得它更接近人类手臂的功能，能够执行更复杂的动作，如抓取。 作者首先采用欧拉-拉格朗日法建立了平面三连杆机械臂的动力学模型，考虑了各杆的质量、质心位置、长度以及转动惯量等因素。这个模型是在假设系统不受重力影响，仅在水平面上运动的前提下构建的。通过在三个驱动关节处安装电机，可以控制杆臂的角度，进而影响末端点的轨迹。 文章的核心部分是PID控制策略的实施。PID（比例-积分-微分）控制是一种常见的反馈控制系统，用于精确追踪预设的轨迹。作者对PID控制参数进行了精心调整，以优化末端轨迹的跟踪性能。通过Simulink仿真工具，作者能够在虚拟环境中实时观察和比较理论轨迹与实际轨迹，验证控制算法的有效性和适应性。 Simulink仿真在此过程中发挥了关键作用，它提供了动态系统的可视化模拟平台，允许研究人员在设计阶段就预见到系统的动态行为。通过改变控制参数，研究者能够测试不同的控制策略，以便找到最佳的参数组合，确保三连杆机械臂在各种情况下都能稳定地追踪目标轨迹。 该研究对于提升三连杆结构在仿生机器人、工业自动化等领域中的应用具有重要意义，特别是在轨迹跟踪精度和控制稳定性方面。然而，尽管近年来三连杆结构在仿生机器人领域的研究较多，关于末端轨迹稳定性的控制方法仍存在一定的研究空白。本文的工作填补了这一空白，为提高三连杆机械臂的实际应用性能提供了新的理论支持和技术手段。