基于优化算法的柔性机械臂动态控制

发布时间：2021-11-21 08:52

　　柔性机械臂系统具有非线性、多变量、时变等特性,以及负载变化以及外部扰动的不确定性,难以建立精确的动力学模型,对实现稳定、快速、准确的轨迹跟踪控制造成很大的阻碍。因此,柔性机械臂轨迹跟踪控制和残余振动抑制的研究有很高的理论和实际应用价值。本文以两杆柔性机械臂为研究对象,建立了柔性机械臂的动力学模型,将柔性机械臂控制分为刚性动态控制模块和柔性动态控制模块,然后通过设计相应的控制器,实现了对柔性机械臂残余振动的抑制,具体工作安排如下:（1）对机械臂的两种弹性变形进行比较,利用一种新的弹性描述方法,建立柔性梁与柔性机械臂的非线性动态模型,用一个外部输入来激励柔性臂的振动,采用关节转角法对柔性机械臂进行振动分析。对非线性模型的振动和简化模型的振动分析进行比较,揭示非线性动态对柔性振动的影响。（2）将柔性机械臂动态方程分解为一个柔性动态子系统和一个刚性动态子系统,并且用分解的动态控制设计柔性机械臂的控制器,柔性动态控制采用前馈获得期望的轨迹,在前馈控制中,采用输入整形技术方法来抑制振动。刚性动态控制模块用来追踪期望轨迹,提出一种混合滑模控制与优化的复合控制方法来设计柔性机械臂的控制器。（3）对柔性... 

【文章来源】：青岛大学山东省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

变形描述原理图

青岛大学硕士学位论文9了描述中心刚性化的影响，将驱动轨迹的最大角速度定义为3.5srad和6srad进行了仿真比较。相应的，把这两种最大角速度的演算分别定义为低速和高速运动。单杆演算的角速度、关节角速度和角速度结果如图2.2所示。图2.2单杆演算中的角速度、关节角速度和角加速度

青岛大学硕士学位论文10（a）低速运动（b）高速运动图2.3基于传统方法与新方法的位移比较图2.3（a）描述了在低速运动作用下的柔性位移，图2.3(b)描述了高速运动下的柔性梁的柔性位移。从前者的仿真结果来看，现在提出的新方法和传统方法计算的位移大致相同，虽然两种计算方法的结果接近一致，但是在5秒左右之后，两种结果之间仍然存在一定的偏差。在图中，高速运动的最大速度超过了临界角速度，该临界角速度为柔性梁的第一阶模态频率。计算结果表明了基于新方法的实线位移在15秒后停留在0位置，但是基于传统方法的虚线在临界时刻（约8.5秒)后渐渐趋向于无穷。在低速运动的情况下，虽然传统计算结果和新方法计算结果之间存在一定

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID控制的过程控制实验系统的研究[J]. 陈文静.  电子世界. 2020(06)
[2]基于改进趋近律的滑模控制在机械臂中的应用[J]. 张俊辉,刘斌,蒋峥,张永.  高技术通讯. 2018(06)
[3]基于干扰观测器的机器人自适应滑模控制[J]. 张贝贝,赵东亚,赵通.  信息与控制. 2018(02)
[4]基于滑模补偿的六轴机械臂RBF网络自适应控制[J]. 王宏,郑天奇.  东北大学学报(自然科学版). 2017(11)
[5]基于高阶滑模的双连杆柔性机械臂轨迹跟踪控制[J]. 高欢,吴庆宪.  机械设计与制造工程. 2017(11)
[6]全球工业机器人发展史简评[J]. 陈启愉,吴智恒.  机械制造. 2017(07)
[7]基于新型开关切换函数的机器人滑模控制[J]. 周涛,王磊.  光电工程. 2017(05)
[8]Dobot机器人运动学分析及建模仿真[J]. 赵智勇,王冬青.  青岛大学学报(工程技术版). 2017(01)
[9]柔性机械臂动力学建模理论与实验研究进展[J]. 谷勇霞,张玉玲,赵杰亮,阎绍泽.  中国机械工程. 2016(12)
[10]基于变形场不同离散方法的柔性机器人动力学建模与仿真[J]. 范纪华,章定国.  力学学报. 2016(04)

博士论文
[1]基于分布参数模型的柔性臂系统控制方法研究[D]. 曹小涛.吉林大学 2008

硕士论文
[1]柔性关节机械臂的动力学建模和控制策略研究[D]. 付邦晨.安徽工程大学 2016
[2]柔性关节机器人建模与学习控制研究[D]. 汪岳.东南大学 2016
[3]柔性悬臂梁振动主动控制的实验研究[D]. 杨宏斌.兰州理工大学 2012
[4]基于滑模变结构的机器人关节控制系统研究[D]. 张庆丰.浙江工业大学 2010
[5]柔性臂的动力学及其轨迹控制[D]. 韩猛.兰州理工大学 2008



本文编号：3509182