文档介绍：分类号学号 M200970482
学校代码 10487 密级

硕士学位论文

水液压驱动的水下机械臂 PWM 鲁棒
控制研究

学位申请人: 王亚猛
学科专业: 机械工程
指导教师: 朱碧海副教授
答辩日期:2011 年 10 月 30 日
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering

Research on The PWM Robust Control Of
Water Hydraulic Underwater Manipulator

Candidate : Wang Yameng
Major : Mechanical Engineering
Supervisor : Associate Prof. Zhu Bihai

Huazhong University of Science and Technology
Wuhan, Hubei 430074, P. R. China
OCT., 2011
独创性声明
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学位论文作者签名:
日期: 年月日

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本论文属于
不保密□。

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学位论文作者签名: 指导教师签名:

日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文

摘要
本文研究一种用 PWM 高速电磁开关阀和具有抑制水液压缸摩擦力影响的
鲁棒控制器控制水液压缸以驱动具有 3 个自由度两关节的机械臂。
基于本文所设计研究的机械臂结构,构造机械臂的运动学和动力学模型,将
水液压驱动系统的动力—流量特性与机械臂动力学相联系,从而得到水液压机械
臂的整体动态模型。
针对水液压机械臂系统的非线性和不确定性,本文主要考虑减轻水液压缸摩
擦力对机械臂控制的影响来进行控制方法研究。采用 PWM 控制电磁开关阀,来
降低水液压系统的信号传递非线性的不良影响;研究和设计一种鲁棒控制器对有
界未知参数的补偿,从而抑制摩擦特性不确定性的影响。
本文中进行水液压缸的摩擦特性实验得到了水液压缸的动静摩擦力数值范
围,并以此为参数代入控制器,进行鲁棒控制实验。实验结果表明该控制器能够
完成对机械臂的运动控制,但是由于自制的水液压数字开关阀响应频率有待提
高,限制了控制器的控制性能。

关键词:水液压机械臂 PWM 控制鲁棒控制
I
华中科技大学硕士学位论文

Abstract
The water hydraulic two-joints manipulator designed and researched in this
thesis is driven by water hydraulic cylinder and PWM high-speed solenoid valves.
The robust controller is used that can decrease the effects of cylinder friction
characteristics.
This thesis describes the arm mechanical structure, kinematics and dynamics
models of the manipulator as well as the hydrodynamics characteristics of water
hydraulic system. All these give rise to the