面向帶輸入輸出約束的柔性機(jī)械臂的控制算法設(shè)計(jì).pdf

1、在對(duì)深海開發(fā)，深空探測(cè)等未知領(lǐng)域的不斷探索過程中，高精度的工作要求或是惡劣的工作環(huán)境促使機(jī)械臂的作用越來(lái)越明顯。隨著機(jī)械臂的作用范圍的擴(kuò)大，生產(chǎn)過程中所面臨的嚴(yán)苛實(shí)際問題以及工程中提出的苛刻的功能指標(biāo)，將激發(fā)對(duì)于機(jī)械臂的進(jìn)一步研究。傳統(tǒng)的機(jī)械手臂大多是采用剛性的機(jī)械材料，在一般的工程環(huán)境下，能很好地滿足具體的操作要求。但是，這樣的機(jī)械設(shè)計(jì)將不可避免的增加機(jī)械臂的質(zhì)量，降低系統(tǒng)的靈活性以及增大機(jī)械臂的功耗。這些缺陷對(duì)于很多的系統(tǒng)是不可忍受

2、的。為了克服傳統(tǒng)機(jī)械臂的各項(xiàng)缺點(diǎn)，采用更為輕便的柔性材料是不錯(cuò)的選擇，因其質(zhì)量輕、柔韌性好、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，使得柔性材料在各個(gè)領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的關(guān)注與應(yīng)用。然而正是因?yàn)槿嵝圆牧先犴g性強(qiáng)的特性，材料自身就必然易于受到外界環(huán)境擾動(dòng)的影響，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)，降低系統(tǒng)的性能以及精度，甚至損毀機(jī)械結(jié)構(gòu)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。如何有效的抑制柔性結(jié)構(gòu)的振動(dòng)問題，是一個(gè)急于解決的課題。
　　在本文中，將主要以柔性機(jī)械臂為研究對(duì)象，深入的研究機(jī)

3、械臂系統(tǒng)的振動(dòng)控制問題，位置跟蹤問題以及輸入輸出約束的問題。首先，運(yùn)用哈密頓原理，得到一組偏微分方程和常微分方程來(lái)描述柔性機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)特性。本文將研究?jī)深惥唧w的柔性機(jī)械臂模型，歐拉伯努利梁結(jié)構(gòu)和鐵木辛柯梁結(jié)構(gòu)，對(duì)于這兩類柔性梁結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)主動(dòng)的邊界控制方法。針對(duì)帶非線性輸入約束的問題，設(shè)計(jì)一種可實(shí)現(xiàn)的邊界控制策略，補(bǔ)償帶輸入約束的非線性特性，并有效地抑制系統(tǒng)的振動(dòng)。針對(duì)帶輸出約束的問題，構(gòu)造障礙李雅普諾夫函數(shù)，設(shè)計(jì)一種新的邊界控制率，并