柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂殘余抖動抑制與實(shí)驗研究.pdf

1、具有柔性關(guān)節(jié)的輕型機(jī)械臂，因其質(zhì)量輕、慣性小、能耗低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。柔性關(guān)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(yùn)行過程中的變形和運(yùn)行結(jié)束后的殘余抖動是不可避免的。殘余抖動將導(dǎo)致機(jī)械臂的定位精度和控制穩(wěn)定性降低。本文將針對柔性關(guān)節(jié)輕型機(jī)械臂在應(yīng)用過程中的這些不利因素，以DLR-HIT聯(lián)合實(shí)驗室開發(fā)的四自由度柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂為平臺，采用理論與實(shí)驗研究相結(jié)合的方法來抑制機(jī)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(nèi)容將包括以下幾個方面：
　　首先，在文獻(xiàn)綜述結(jié)論的基礎(chǔ)上，對關(guān)節(jié)柔性建立數(shù)學(xué)模型，同時采用Newton-Euler法建立剛性機(jī)械臂動力學(xué)模型，并將二者相結(jié)合構(gòu)成柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂的動力學(xué)模型。
　　其次，采用時變輸入整形方法對DLR-HIT四自由度機(jī)械臂進(jìn)行控制：當(dāng)模型不準(zhǔn)確時采用離線方法，獲得振動模態(tài)隨構(gòu)型變化函數(shù)，基于這個函數(shù)實(shí)時改變輸入整形器參數(shù)，達(dá)到抑振殘余抖動的目的；當(dāng)模型準(zhǔn)確時通過動力學(xué)模型求解特征值獲得振動模態(tài)隨

3、構(gòu)型變化函數(shù)，實(shí)時改變基本輸入整形參數(shù)，實(shí)現(xiàn)殘余抖動抑制。
　　然后，針對整形技術(shù)抗干擾能力的缺陷，對輸入整形技術(shù)與閉環(huán)控制結(jié)合控制進(jìn)行初步研究。采用全狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置方法和帶反饋的全階閉環(huán)狀態(tài)觀測器組合的調(diào)節(jié)器為閉環(huán)控制策略，輸入整形與閉環(huán)結(jié)合控制不僅抑制機(jī)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(jìn)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(diǎn)配置控制與輸入整形器結(jié)合控制