基于主动约束机械系统控制理论研究

发布时间：2020-07-10 00:59

【摘要】： 在传统的机械系统控制中,系统会在各种约束下运动,这里所说的约束往往是指被动约束,系统一旦确定了这个约束,那么系统本身或者是环境就会产生相应的约束力,使得系统按照约束条件运动。一个质点被约束在桌面上运动,那么这个约束力就会由桌面自动地提供,保证质点在桌面上运动,这个约束称为被动约束,它是在设计机械结构的时候已经设计好的约束。通常情况下,人们很少考虑这个约束是如何产生约束力的,并习惯的认为约束力的产生是最初设计时需要考虑的问题,也就是结构本身提供的约束力,而不是把约束力的施加归为控制应该完成的任务,这就是被动约束的思想。 基于主动约束的机械系统控制是近些年才发展起来的一种控制理论,它的思想是认为约束力的产生是伺服控制系统应该完成的任务,也就是人为主动施加到系统中去的,因此称为主动约束。而这个主动约束力的大小,则是通过分析力学中拉格朗日方程推导出来的。这种在机械系统中利用主动约束力作为控制量的方法拓宽了传统拉格朗日力学的应用范围,为机械系统伺服控制理论提供了一个新的思路。 本文首先介绍了主动约束问题,通过约束条件,利用拉格朗日力学的方法推导出满足该约束所需要产生的约束力大小,这是主动约束控制理论的基础。然后通过一个2自由度机械手臂的建模,利用主动约束控制方法对其进行控制,将控制目标定义为约束,最后利用MATLAB软件进行整个控制系统的仿真,并建立了基于主动约束控制的机械系统联合仿真平台。通过这种方法验证了在机械系统中主动约束控制能很好地实现系统中约束所提出的目标,完成了控制要求。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH11
【图文】：

对这一结构进行化简，将臂1和臂2的质量全部集中到前部说手臂在化简之后是无质量的，质量全部集中在关节2和手臂2最且将质量处视为一质点，忽略转动时自身产生的转动惯量，并且忽影响，将其视为一个最为理想的模型，如图(3.2)所示。

图3.22自由度手臂模型化简示意图示为2自由度机械手臂化简示意图，其中质点1处的质量1，yl)，质点2处的质量为m2，笛卡尔坐标为(x2，火)，无夹角为e，，逆时针方向为正，无质量杆2与y轴垂直方向

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本文编号：2748236