剛--柔耦合機械臂的動力學特性及同步控制研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，柔性材料在工程機械中已大量使用，它具有操作速度快、能量消耗少、構件緊湊、載荷質量比大等優(yōu)點。但是，由于柔性構件高速運動時，存在大范圍運動與和彈性變形相互耦合，系統(tǒng)的動力學特性也更加復雜，具有強非線性、強耦合、時變等特點，因此對其動力學建模與控制的研究具有重要的理論意義和實際應用價值。
　　柔性機械臂是一種典型的剛-柔耦合系統(tǒng)，在航空航天、機器人等許多高科技領域有著強烈的工程應用背景。本文以平面運動的，帶有末端質

2、量的中心剛體-柔性機械臂和兩桿剛-柔機械臂系統(tǒng)為例，著重研究了其動力學建模理論、動力學特性、同步控制方法和動態(tài)測試實驗等問題，為復雜的多柔體系統(tǒng)動力學的研究奠定了一定基礎。其主要內容包括:
　　首先，采用假設模態(tài)法和Lagrange原理，建立中心剛體-柔性機械臂的一次近似耦合動力學模型;分析模態(tài)截斷對模型精度的影響;分析零次近似耦合模型和一次近似耦合模型的精度和適用范圍;分析機械臂不同轉速和不同末端質量對其動態(tài)特性的影響。在此基礎

3、上，建立兩桿剛-柔機械臂的動力學方程，討論在大范圍運動已知條件下和大范圍運動未知條件下，其動力學響應。
　　其次，提出一種基于狀態(tài)觀測器的反饋同步控制策略，對柔性機械臂系統(tǒng)的大范圍運動與機械臂彈性變形進行綜合控制，并且討論了控制器參數(shù)對同步控制效果的影響。
　　然后，結合ADAMS及ANSYS軟件，建立柔性機械臂的可視化動力學仿真系統(tǒng)。分別采用ANSYS和ADAMS/AutoFlex兩種方法建立ADAMS的柔性體，對比分析A