柔性關節(jié)機械臂殘余抖動抑制與實驗研究.pdf

1、具有柔性關節(jié)的輕型機械臂，因其質量輕、慣性小、能耗低等優(yōu)點而被廣泛應用。柔性關節(jié)由于諧波減速器、力矩傳感器等彈性部件的存在，因此在運行過程中的變形和運行結束后的殘余抖動是不可避免的。殘余抖動將導致機械臂的定位精度和控制穩(wěn)定性降低。本文將針對柔性關節(jié)輕型機械臂在應用過程中的這些不利因素，以DLR-HIT聯合實驗室開發(fā)的四自由度柔性關節(jié)機械臂為平臺，采用理論與實驗研究相結合的方法來抑制機械臂的殘余抖動同時保證系統(tǒng)的抗干擾能力。論文的主要研究

2、內容將包括以下幾個方面：
　　首先，在文獻綜述結論的基礎上，對關節(jié)柔性建立數學模型，同時采用Newton-Euler法建立剛性機械臂動力學模型，并將二者相結合構成柔性關節(jié)機械臂的動力學模型。
　　其次，采用時變輸入整形方法對DLR-HIT四自由度機械臂進行控制：當模型不準確時采用離線方法，獲得振動模態(tài)隨構型變化函數，基于這個函數實時改變輸入整形器參數，達到抑振殘余抖動的目的；當模型準確時通過動力學模型求解特征值獲得振動模態(tài)隨

3、構型變化函數，實時改變基本輸入整形參數，實現殘余抖動抑制。
　　然后，針對整形技術抗干擾能力的缺陷，對輸入整形技術與閉環(huán)控制結合控制進行初步研究。采用全狀態(tài)反饋極點配置方法和帶反饋的全階閉環(huán)狀態(tài)觀測器組合的調節(jié)器為閉環(huán)控制策略，輸入整形與閉環(huán)結合控制不僅抑制機械臂殘余抖動而且提高控制器的抗干擾能力。
　　最后利用HIT-DLR輕型柔性臂平臺進行了簡單輸入整形控制、兩種時變輸入整形器、全狀態(tài)反饋極點配置控制與輸入整形器結合控制