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文檔簡介
1、氣液聯(lián)控伺服系統(tǒng)是將可壓縮性小、粘度較大的液體介質(zhì)引入到常規(guī)氣壓伺服系統(tǒng)中并進(jìn)行控制而構(gòu)成的一種新型的氣、液介質(zhì)復(fù)合控制系統(tǒng)。它將氣體介質(zhì)“柔”的特性與液體介質(zhì)“剛”的特性融為一體,即保持了氣動系統(tǒng)所具有的快速性的優(yōu)點,又具有較好的剛度。此特點對于機器人的柔順力控制非常有利,故此本課題針對氣液聯(lián)控伺服系統(tǒng)進(jìn)行了柔順力控制的研究。
在查閱大量國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,總結(jié)了氣液聯(lián)控伺服系統(tǒng)的發(fā)展背景及研究現(xiàn)狀。對柔順力控制的發(fā)展現(xiàn)
2、狀進(jìn)行了分析,闡述了常用的柔順力控制策略及其控制中的關(guān)鍵問題。通過對國內(nèi)外相關(guān)研究的分析,確定了本文的主要研究方向。
與其它氣壓伺服系統(tǒng)相比,PWM電-氣開關(guān)/伺服系統(tǒng)具有更適用于連續(xù)控制及造價較低等優(yōu)點,因此得到了廣泛的應(yīng)用。但PWM氣壓伺服系統(tǒng)具有嚴(yán)重非線性,建模困難,這就阻礙了它的發(fā)展。為此本文應(yīng)用非線性PWM平均方法將原離散多輸入模型轉(zhuǎn)換為連續(xù)單輸入模型,簡化后的模型更有利于對系統(tǒng)的研究。
阻抗控制能夠?qū)崿F(xiàn)位
3、移與力的統(tǒng)一控制,是實現(xiàn)柔順力控制的主要理論依據(jù)之一。論文將基于力和基于位置的阻抗控制方法分別應(yīng)用于氣液聯(lián)控系統(tǒng)中,通過仿真分析兩種阻抗控制性能及阻抗參數(shù)變化對系統(tǒng)控制性能的影響規(guī)律。由于基于位置的阻抗控制性能更好,更易于應(yīng)用于柔順力控制中,故此本文重點針對基于位置的阻抗控制進(jìn)行研究。
內(nèi)環(huán)位置控制器的性能在一定程度上影響柔順力控制的性能,為進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能,本文應(yīng)用非線性控制理論對氣液聯(lián)控系統(tǒng)的狀態(tài)方程進(jìn)行了研究,提出了滑
4、模變結(jié)構(gòu)控制策略。根據(jù)相對階的定義判斷系統(tǒng)階次,在此基礎(chǔ)上設(shè)計了三階滑模面變結(jié)構(gòu)控制器,并對其進(jìn)行了仿真研究。但該三階滑??刂破魉瑓?shù)復(fù)雜且相互之間耦合,控制效果并不理想。故此進(jìn)行了滑模面的降階,設(shè)計了二階滑模面變結(jié)構(gòu)控制器,并對其進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果表明滑模變結(jié)構(gòu)控制改善了系統(tǒng)的快速性,提高了系統(tǒng)的跟蹤性能。
柔順力控制過程中,環(huán)境參數(shù)的已知與否對系統(tǒng)控制策略的選取有很大影響,并直接影響到控制的效果。本文將環(huán)境參數(shù)歸納
5、為三種情況:環(huán)境參數(shù)已知時不變、環(huán)境參數(shù)未知時不變、環(huán)境參數(shù)未知時變。分別針對此三種情況提出了模糊阻抗控制方法、直接自適應(yīng)控制方法、間接自適應(yīng)控制等方法。實現(xiàn)了不同環(huán)境參數(shù)下的柔順力控制。
最后,搭建了氣液聯(lián)控柔順力控制系統(tǒng)實驗臺,編制了計算機控制軟件和完整的實驗方案。通過對系統(tǒng)的仿真和實驗研究證明,本文設(shè)計的實驗系統(tǒng)和控制軟件是成功的,闡述的理論和觀點是正確的,設(shè)計的控制器是合理可行的。
論文的研究為氣液聯(lián)控系統(tǒng)進(jìn)
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