文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
柔性臂的动力学及其轨迹控制
姓名:韩猛
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:王晓兰
20080530
要摘随着科技的发展,轻质和柔性构件在工程中的应用越来越多,另外机构的运行速度加快,运行精度的要求越来越高。如何消除因为柔性而产生的弹性振动成为一个急需解决的问题。本文基于此背景研究柔性臂的动力学及其轨迹控制问题。首先,采用虚拟钢性臂假定和模态截断方法,运用方程,建立了平面双连杆柔性臂的动力学模型和奇异摄动模型并对模型进行分析,找出引起振动的主要因素。其次,针对动力学模型的非线性特性,深入研究了柔性臂的非线性鲁棒控制方法,设计了模糊控制器,该控制器由控制和模糊控制构成,避免了单纯线性控制鲁棒性不强的问题,控制器结构简单、容易实现,对不同期望轨迹的跟踪上具有很好的鲁棒性;针对奇异摄动模型设计了自适应滑模控制器,该方法的特点是对系统中各个等效的摄动参数分别进行自适应估计和补偿,因而控制算法简单,易于工程实现,解决了传统刂瞥跏剂毓蟮奈侍猓⒍匀嵝员劢峁共问的变化有ǖ淖允视δ芰ΑW詈笤诙运惴ń欣砺弁频嫉幕∩希τ/,对各个算法和系统进行了仿真,检验了算法和控制方案关键词:双连杆;柔性机械臂;奇异摄动;滑模控制;模糊控制;的可行性。制;自适应硕士学位论文
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篡始作者签名:韩组日期删年/月∥日日期:莎庐日期:锄矿缉兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明导师签名:鋐原创性声明学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:/月/本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。日
第滦髀引言课题的背景和意义本章简要介绍了国内外柔性臂在动力学建模和主动控制方面的发展现状以及本文选题的背景、意义和主要研究内容。机器人的使用相当广泛,如用于航空航天、水下作业、极端危险场所绾说站、火灾、地震现场等⒐ひ瞪⒕隆⒁搅啤常生活、福利、直至娱乐等领域,所用的机器人名目繁多、应有尽有,不胜枚举。机器人学是一门高度综合和交叉的新兴学科,它涉及的领域很多,诸如机械、电气、工艺、力学、传动、控制、通信、决策、生物等诸多方面。但从控制的角度来看,其中最主要也是最基本的是机器人的运动学和动力学问题及相应的控制策略研究。作器的位型;而逆运动学则是研究出由期望的终端操作器位型来得到各关节变量的过程。显然,由于机器人这种空间连杆机构的复杂性,逆运动学问题比起其正机器人动力学问题主要包括两大类,即运动分析和力分析。前者研究由机器研究由期望的机器人各连杆的运动灰啤⑺俣群图铀俣得到需施加于各关节处的驱功力或力矩的方法和策略,即我们通常所说的控制综合问题。在航天领域,人造卫星、航天飞机、大型空间站等的天线和太阳能帆板的伸展尺寸与本体相比,可能大到几倍甚至几十倍,此时弹性变形不再可以忽略。宇作它的机械臂长度达米,目前已经研制成功有冗余自由度的六连杆机械臂,总长度米,可抓重吨,末端重复定位精度士。新一代航天器都带有柔性在相当长的时间内保证高的运行精度,而这些附件具有质量轻、阻尼小、刚度低、模态频率低、模态密集且具有无穷阶模态等特点。由于太空空气稀薄,如不采取振动要延续很长时间,并容易引起共振,严重影响航天器的工作精度,如持续的机器人运动学包括前向运动学和逆运动学,或分别称为运动学的正问题和逆问题。其中,前向运动学研究以机器人的各关节参数阋遄来决定终端操问题来说要复杂得多。人连杆系的受力情况饬凸亟崆决定各关节运动状况恢谩⑺俣群图铀度ü硕Х椒ɡ醋钪栈竦弥斩瞬僮髌魑恍偷墓毯头椒ǎ欢笳咴蚴宙空问站承载太阳能电池阵的横梁长度可达亓课..郑附件,如太阳能帆板、卫星天线、高精度光学系统及其支承结构、空间机器臂等,这些柔性结构基本上都为悬臂外伸薄板结构,这些柔性附件在运行时,要求其能有效措施对其进行控制,在太空运行时,一旦受到某种激励的作用,其大幅度的硕士学位论文.
振动可妨碍太阳能帆板面跟踪太阳,卫星天线和光学仪器的指向精度,以及空间机械手的定位精度等,还将使结构产生过