文档介绍：摘要柔性机械臂因其高速、轻质、高负载自重比的结构而在工业和航空航天领域得到越来越广泛的应用。但是,由于柔性机械臂在运动过程中因为材料柔性产生⒀芯苛四P腿范ㄇ榭鱿碌娜嵝曰当勰┒斯旒8倏刂品椒āH嵝员鬯分离的策略来提高运算速度,同时进行误差补偿来改善模型误差对于末端轨迹跟踪精度影响的问题,为柔性臂末端轨迹跟踪的实时控制提供了可行方案。仿真结果表明,所提出的预测控制算法在保证柔性臂内动态稳定的同时能有效解决模型用于模型,以验证算法的有效性。的振动使得其末端跟踪精度降低。为解决这一问题,本文主要研究了先进控制策略在柔性机械臂的末端轨迹跟踪问题中的应用,主要内容包括:⒍杂谌嵝曰当勰┒斯旒8俚南喙匚侍庾鞒鲎凼觯樯芰说苯袢嵝曰械臂的建模研究状况,分析了末端轨迹跟踪的研究背景及研究意义,详细讨论了现今末端轨迹跟踪领域存在的问题,并比较了各种解决方法。⒀芯苛巳嵝曰当鄱ρХ匠痰慕⒐獭H嵝员凼且桓鼍哂蟹窍咝浴强耦合、时变特性的复杂系统。在瓸耗P偷幕∩希眉偕枘态法来表示柔性臂的柔性形变,并采用公式建立了柔性臂的动力学方程,然后根据柔性臂的特点对方程进行了简化,并通过仿真研究了柔性臂的特性。固有的内动态的不稳定性是实现其末端跟踪的首要难题。,并通过设计有限时域的最优线性二次型跟踪器来平衡末端跟踪误差、柔性变量以及控制力矩大小三个优化指标,在保证内动态稳定的情况下,能获得较高精度的跟踪效果。仿真结果表明,当柔性臂的模型符合真实对象时能精确实现理想跟踪。⒀芯苛四P筒蝗范ㄇ榭鱿碌娜嵝曰当勰┒斯旒8倏刂品椒āH嵝员建模的不精确性是轨迹跟踪的又一难题。引入了预测控制的相关理论,在具备克服柔性臂内动态的不稳定性的性能基础上,采用了最优控制律求解和力矩求解相失配引起的控制精度下降问题,并具有较快的运算速度。⒂肧允导实娜嵝员巯低辰心D猓ū疚奶岢龅目刂扑惴最后总结了全文的主要工作,并对柔性臂末端轨迹跟踪的未来发展做了展望。关键词:柔性机械臂;末端轨迹跟踪;最优控制;预测控制浙江大学硕貉宦畚
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致谢帅鑫工作态度也给我留下了深刻的印象。她既是良师,也是益友,不仅在学业上指导感谢我的父亲、母亲的养育和谆谆教诲,感谢我所有的亲人,他们一直以来值此论文完成之际,我衷心地感谢我的导师李艳君老师。李老师严谨的治学态度和敬业精神一直督促着我,指导我如何进行学术研究。李老师认真的生活和我,在生活和其他方面也给予我关心。感谢吴铁军老师的关心和指导。吴老师治学态度严谨,对工作一丝不苟,亲力亲为;学识渊博,思维敏捷,分析问题一针见血、眼光独到且富于远见;讲解问题旁征博引,深入浅出,语言幽默。吴老师的学识和人品,让我深深地钦佩和敬仰,也是我以后的学习和工作道路上的榜样。吴老师在我论文的选题和完成中给予了我极大的帮助。谆谆教导,铭记在心。感谢刘山老师在我学习和工作中给予我的帮助和启迪。感谢武晓莉师姐和常爱英师姐在学习和生活中给予我的帮助和关心。感谢孙丽丽、崔臣刚、杜方、李宗涛、宣琦、刘庆平等博士研究生,蔡晓慧、郑俊华、林坚、马俊、李造、黄健生、于海生、王晔等硕士研究生,感谢我的室友秦旭日、欧立勇,他们在学习和生活中给予了我真诚的帮助。感谢所有关心帮助过我的老师、同学和朋友们。关爱和支持着我,是他们给了我前进的动力。谨以此文献给他们。年掠谇笫窃浙江人学硕:学位论文.
第一章绪论柔性臂的建模方法引言自世纪年代后期,美国橡树岭和阿尔贡国家实验室研制出世界上第一速度发展起来,相应地,机器人的路径规划及相关算法的研究领域也因此而快速兴起。机器人是多学科交叉的产物,集成了运动学与动力学、机械设计与制造、计算机硬件与软件、控制与传感器、模式识别与人工智能等学科领域的先进理论与技术。同时,它又是一类典型的自动化机器,是专用自动机器、数控机器的延随着工业要求的日益增长,越来越多的自动制造系统运用了机械手装置。械臂成为工业制造和航空航天领域的一种趋势。与刚性机械臂相比,柔性机械臂具有无可比拟的优势。小的惯性可使柔性臂达到很高的运行速度,轻的质量和较少的材料可以大大降低设计制造的成本,小的动量使其遇到不可预知障碍物时能位控制中的销拴插孔,连杆柔性能够补偿某些定位上的误差馈5牵捎诠亟或者连杆结构的柔性存在,使得机械臂在运动过程中产生弹性振动,导致末端的定位精度降低。然而,实际工业操作往往要求很高的定位精度,这就使得柔性臂的应用成为了难题。因此,如何建立考虑柔性形变的准确适用的柔性机械臂模型并据此设计高性能的控制器来有效的控制柔性臂末端位置,成为了近来机器人领域研究的热点。柔性臂的建模,就是指建立柔性臂的动力学方程,它是进行后续控制或规划研究的基础。控制效果的优劣很大