柔性系统的边界控制设计与研究
发布时间：2021-08-07 07:43
柔性结构具有质量轻、能耗低、灵活度高、韧性好等优点,在航空航天、机器人、工业生产、海洋工程等领域得到了广泛的应用。然而,由于其刚性小、柔性大的特性,柔性结构易受到外界环境的影响产生结构振动。这不仅会影响系统的工作性能,还会加速柔性结构的疲劳损坏,降低柔性结构的使用寿命,给系统造成一定的损失。分析柔性机械结构的动力学特性,提出一套有效的振动控制方法,对提高系统的工作效率,降低事故发生率,有着重要的意义。近年来,柔性结构的振动控制研究是国际控制领域研究的热点问题之一。本文旨在研究四种具有代表性的实际柔性系统的振动控制问题,即,柔性工业传送带系统、柔性铁木辛柯机械臂系统、起重机系统和锚泊系统。针对柔性工业传送带系统,一类轴向运动的欧拉伯努利梁结构,考虑非线性死区输入特性的影响,提出了一种边界振动控制策略,解决了柔性工业传送带结构的横向振动问题。针对参数不确定的柔性铁木辛柯机械臂系统,一类转动的铁木辛柯梁结构,考虑输入输出约束的影响,结合扰动观测器提出了一种鲁棒自适应振动控制策略,减小了柔性臂杆形变量以及保证臂杆跟踪到期望的角度位置。针对起重机系统,一类二维空间下变长的柔性弦结构,考虑输出约束...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１海洋柔性立管?
?北京科技大学博士学位论文???ｆ?＿释Ｉ??图１－１海洋柔性立管?图１－２浮式海洋风力发电塔??在航空领域中，为了减小飞行器的质量，提高有效的飞行负载，在航空??设备的制造中采用了大量轻质的柔性材料，例如，用于为卫星提供运行能量??太阳能帆板［１２］。空间站中用于设备安装、回收的空间机械臂，如Ｃａｎｄａｒｍｔ１％如??图１－３所示），因其轻质的结构材料以及大的臂杆长度，在空间作业过程中容??易产生形变，具有典型的柔性特性。另一类在轨服务设备——空间绳系机器??人采用柔性的绳结构来代替机械臂杆结构，具有更大的操作空间和更高的安??全性［Ｉ４Ｌ［Ｉ５］。在低空飞行领域中，模仿鸟类飞行设计的扑翼飞行机器人的机翼??结构通常选用柔性材料来减轻机身的质量，如图１－４所示，来提高系统的飞??行性能。在机器人的飞行过程中，柔性翼面在与空气的相互作用下易产生??结构上的形变［｜７］，［｜８］。此外，空中加油机中的空中输油管道通常由轻质的材料??组成，由于管道的轻质结构以及大跨度结构，也被看作为一类具有挠性的柔??性结构［％［２Ｇ］，以及直升机中用于救援或运输任务的悬索系统也是一类常见的??柔性结构［２１］。??ｗ?ｆｌＢＩＢ??图ｌ－３Ｃａｎａｄａｒｍ空间机械臂?图１－４柔性扑翼飞行机器人??在工业生产领域中，同样也有很多实际的系统具有明显的柔性特性。例??如，建筑工地或海港码头用于运输重型货物的龙门吊车中的钢缆结构［２２］，【２３］以??及为了减轻臂杆质量和降低驱动功率而采用轻质材料来提高系统工作性能和??灵活性的柔性机械臂结构ＰＷＷ％。此外，流水线生产过程中常见的传送带结??－３－??
?北京科技大学博士学位论文???ｆ?＿释Ｉ??图１－１海洋柔性立管?图１－２浮式海洋风力发电塔??在航空领域中，为了减小飞行器的质量，提高有效的飞行负载，在航空??设备的制造中采用了大量轻质的柔性材料，例如，用于为卫星提供运行能量??太阳能帆板［１２］。空间站中用于设备安装、回收的空间机械臂，如Ｃａｎｄａｒｍｔ１％如??图１－３所示），因其轻质的结构材料以及大的臂杆长度，在空间作业过程中容??易产生形变，具有典型的柔性特性。另一类在轨服务设备——空间绳系机器??人采用柔性的绳结构来代替机械臂杆结构，具有更大的操作空间和更高的安??全性［Ｉ４Ｌ［Ｉ５］。在低空飞行领域中，模仿鸟类飞行设计的扑翼飞行机器人的机翼??结构通常选用柔性材料来减轻机身的质量，如图１－４所示，来提高系统的飞??行性能。在机器人的飞行过程中，柔性翼面在与空气的相互作用下易产生??结构上的形变［｜７］，［｜８］。此外，空中加油机中的空中输油管道通常由轻质的材料??组成，由于管道的轻质结构以及大跨度结构，也被看作为一类具有挠性的柔??性结构［％［２Ｇ］，以及直升机中用于救援或运输任务的悬索系统也是一类常见的??柔性结构［２１］。??ｗ?ｆｌＢＩＢ??图ｌ－３Ｃａｎａｄａｒｍ空间机械臂?图１－４柔性扑翼飞行机器人??在工业生产领域中，同样也有很多实际的系统具有明显的柔性特性。例??如，建筑工地或海港码头用于运输重型货物的龙门吊车中的钢缆结构［２２］，【２３］以??及为了减轻臂杆质量和降低驱动功率而采用轻质材料来提高系统工作性能和??灵活性的柔性机械臂结构ＰＷＷ％。此外，流水线生产过程中常见的传送带结??－３－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]浮式海洋热能转换系统的主动振动控制与扰动观测器设计[J]. 何修宇,王雪璇,赵哲惟,张爽. 自动化学报. 2019(10)
[2]空间绳系机器人逼近过程的位姿一体化控制[J]. 胡仄虹,黄攀峰,孟中杰,马骏. 航空学报. 2013(11)
[3]面向偏微分方程的连续反演控制算法综述[J]. 李晓光,刘金琨. 控制理论与应用. 2012(07)
[4]变长度柔性提升系统纵向-横向受迫耦合振动分析[J]. 张鹏,朱昌明,张梁娟. 工程力学. 2008(12)
硕士论文
[1]面向带输入输出约束的柔性机械臂的控制算法设计[D]. 何修宇.电子科技大学 2016
本文编号：3327379
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１海洋柔性立管?
?北京科技大学博士学位论文???ｆ?＿释Ｉ??图１－１海洋柔性立管?图１－２浮式海洋风力发电塔??在航空领域中，为了减小飞行器的质量，提高有效的飞行负载，在航空??设备的制造中采用了大量轻质的柔性材料，例如，用于为卫星提供运行能量??太阳能帆板［１２］。空间站中用于设备安装、回收的空间机械臂，如Ｃａｎｄａｒｍｔ１％如??图１－３所示），因其轻质的结构材料以及大的臂杆长度，在空间作业过程中容??易产生形变，具有典型的柔性特性。另一类在轨服务设备——空间绳系机器??人采用柔性的绳结构来代替机械臂杆结构，具有更大的操作空间和更高的安??全性［Ｉ４Ｌ［Ｉ５］。在低空飞行领域中，模仿鸟类飞行设计的扑翼飞行机器人的机翼??结构通常选用柔性材料来减轻机身的质量，如图１－４所示，来提高系统的飞??行性能。在机器人的飞行过程中，柔性翼面在与空气的相互作用下易产生??结构上的形变［｜７］，［｜８］。此外，空中加油机中的空中输油管道通常由轻质的材料??组成，由于管道的轻质结构以及大跨度结构，也被看作为一类具有挠性的柔??性结构［％［２Ｇ］，以及直升机中用于救援或运输任务的悬索系统也是一类常见的??柔性结构［２１］。??ｗ?ｆｌＢＩＢ??图ｌ－３Ｃａｎａｄａｒｍ空间机械臂?图１－４柔性扑翼飞行机器人??在工业生产领域中，同样也有很多实际的系统具有明显的柔性特性。例??如，建筑工地或海港码头用于运输重型货物的龙门吊车中的钢缆结构［２２］，【２３］以??及为了减轻臂杆质量和降低驱动功率而采用轻质材料来提高系统工作性能和??灵活性的柔性机械臂结构ＰＷＷ％。此外，流水线生产过程中常见的传送带结??－３－??
?北京科技大学博士学位论文???ｆ?＿释Ｉ??图１－１海洋柔性立管?图１－２浮式海洋风力发电塔??在航空领域中，为了减小飞行器的质量，提高有效的飞行负载，在航空??设备的制造中采用了大量轻质的柔性材料，例如，用于为卫星提供运行能量??太阳能帆板［１２］。空间站中用于设备安装、回收的空间机械臂，如Ｃａｎｄａｒｍｔ１％如??图１－３所示），因其轻质的结构材料以及大的臂杆长度，在空间作业过程中容??易产生形变，具有典型的柔性特性。另一类在轨服务设备——空间绳系机器??人采用柔性的绳结构来代替机械臂杆结构，具有更大的操作空间和更高的安??全性［Ｉ４Ｌ［Ｉ５］。在低空飞行领域中，模仿鸟类飞行设计的扑翼飞行机器人的机翼??结构通常选用柔性材料来减轻机身的质量，如图１－４所示，来提高系统的飞??行性能。在机器人的飞行过程中，柔性翼面在与空气的相互作用下易产生??结构上的形变［｜７］，［｜８］。此外，空中加油机中的空中输油管道通常由轻质的材料??组成，由于管道的轻质结构以及大跨度结构，也被看作为一类具有挠性的柔??性结构［％［２Ｇ］，以及直升机中用于救援或运输任务的悬索系统也是一类常见的??柔性结构［２１］。??ｗ?ｆｌＢＩＢ??图ｌ－３Ｃａｎａｄａｒｍ空间机械臂?图１－４柔性扑翼飞行机器人??在工业生产领域中，同样也有很多实际的系统具有明显的柔性特性。例??如，建筑工地或海港码头用于运输重型货物的龙门吊车中的钢缆结构［２２］，【２３］以??及为了减轻臂杆质量和降低驱动功率而采用轻质材料来提高系统工作性能和??灵活性的柔性机械臂结构ＰＷＷ％。此外，流水线生产过程中常见的传送带结??－３－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]浮式海洋热能转换系统的主动振动控制与扰动观测器设计[J]. 何修宇,王雪璇,赵哲惟,张爽. 自动化学报. 2019(10)
[2]空间绳系机器人逼近过程的位姿一体化控制[J]. 胡仄虹,黄攀峰,孟中杰,马骏. 航空学报. 2013(11)
[3]面向偏微分方程的连续反演控制算法综述[J]. 李晓光,刘金琨. 控制理论与应用. 2012(07)
[4]变长度柔性提升系统纵向-横向受迫耦合振动分析[J]. 张鹏,朱昌明,张梁娟. 工程力学. 2008(12)
硕士论文
[1]面向带输入输出约束的柔性机械臂的控制算法设计[D]. 何修宇.电子科技大学 2016
本文编号：3327379
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