醫(yī)用柔性機(jī)械臂作為重離子治癌裝置的重要一環(huán),其主要作用是完成患者支撐、擺位以及治療等操作。本文以課題組自主設(shè)計(jì)的醫(yī)用柔性機(jī)械臂為研究對(duì)象,針對(duì)小臂臂桿柔性導(dǎo)致機(jī)械臂擺位過(guò)程中末端所產(chǎn)生的彈性振動(dòng)問(wèn)題,考慮末端負(fù)載并將其集中質(zhì)量化,通過(guò)最優(yōu)輸入整形作為前饋控制,模糊PID作為反饋控制的主動(dòng)抑振控制算法,建立了基于最優(yōu)輸入整形的模糊PID控制器,使其在擺位過(guò)程中達(dá)到運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),定位準(zhǔn)確的控制要求,并通過(guò)聯(lián)合仿真和實(shí)踐應(yīng)用兩方面驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的主動(dòng)抑振控制器的合理性和有效性。本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:（1）針對(duì)醫(yī)用柔性機(jī)械臂中小臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),將其簡(jiǎn)化成Euler-Bernoulli梁,采用假設(shè)模態(tài)法對(duì)其變形進(jìn)行描述,并應(yīng)用拉格朗日方法進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,推導(dǎo)出狀態(tài)空間方程,為主動(dòng)抑振控制器的設(shè)計(jì)以及聯(lián)合仿真奠定基礎(chǔ)。同時(shí)通過(guò)有限元模態(tài)分析與數(shù)值計(jì)算的固有頻率進(jìn)行比較,從而驗(yàn)證變形描述的正確性。（2）分析PID控制以及模糊控制的優(yōu)缺點(diǎn),將兩種控制方法進(jìn)行組合,同時(shí)考慮到系統(tǒng)響應(yīng)慢以及殘余振動(dòng)的影響,結(jié)合最優(yōu)控制理論提出了最優(yōu)輸入整形控制策略,并在MATLAB/Simulink中搭建相應(yīng)的控制模塊,進(jìn)而... 

【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

升降式

升降式結(jié)構(gòu)治療床

接機(jī)械臂的反推控制，為后邊動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解決打下了基矗4、有限段法（FiniteSegmentMethod）有限段法的基礎(chǔ)是多體動(dòng)力學(xué)原理，這個(gè)方法的核心是將單桿柔性臂的連續(xù)段分割成為幾個(gè)有限段，并以彈簧等形式附加在各個(gè)分割節(jié)點(diǎn)上，從而表示桿件的柔性因素。劉旭亮等[13]為了提高所建立模型的準(zhǔn)度和精度，采用有限段法，在幾種不同邊界條件下，分別分析了柔性臂前幾階的固有頻率和振型函數(shù)，取得了不錯(cuò)的效果。通過(guò)以上方法對(duì)機(jī)械臂變形描述后，我們就可以建立柔性機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)方程。常見(jiàn)的柔性機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模方法[14]如圖1.1所示。圖1.1柔性機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模方法

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于TwinCAT工業(yè)機(jī)器人測(cè)試系統(tǒng)搭建[J]. 陳挺木.  工業(yè)控制計(jì)算機(jī). 2019(12)
[2]串聯(lián)機(jī)器人的D-H建模方法分析[J]. 文輝.  現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2019(04)
[3]基于輸入整形技術(shù)的交流伺服系統(tǒng)抖動(dòng)抑制[J]. 楊明,曹佳,徐殿國(guó).  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(21)
[4]用于機(jī)器人末端殘余振動(dòng)控制的控制誤差優(yōu)化輸入整形器[J]. 張鐵,林康宇,鄒焱飚,劉曉剛.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
[5]醫(yī)療機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展與研究綜述[J]. 樓逸博.  中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè). 2017(48)
[6]Chinese Association of Automation[J].   IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(03)
[7]基于壓電陶瓷的柔性機(jī)械臂主動(dòng)振動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)研究[J]. 陳希,王海,陶偉,薛彬,楊春來(lái).  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2017(05)
[8]柔性臂振動(dòng)抑制的新型控制策略研究[J]. 鄧輝,孫俊締,曹廣忠.  控制工程. 2017(03)
[9]機(jī)械手D-H坐標(biāo)系建立分析[J]. 孫伏.  陜西理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(06)
[10]基于TwinCAT3的Stewart平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 王進(jìn),郭帥,聶松亮.  自動(dòng)化博覽. 2015(09)

博士論文
[1]圖像引導(dǎo)放射治療模式下精確放射治療生物學(xué)效應(yīng)研究[D]. 金雛鳳.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[2]空間柔性機(jī)械臂控制策略研究[D]. 張曉東.北京郵電大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于TwinCAT的機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 張煒岸.武漢紡織大學(xué) 2019
[2]柔性機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)特性分析與振動(dòng)控制研究[D]. 張壯.長(zhǎng)安大學(xué) 2018
[3]基于自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的柔性機(jī)械臂振動(dòng)控制設(shè)計(jì)與研究[D]. 歐陽(yáng)云呈.電子科技大學(xué) 2018
[4]剪式治療床升降運(yùn)動(dòng)的分析與控制[D]. 李會(huì)鑫.蘭州理工大學(xué) 2018
[5]柔性機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)建模與彈性振動(dòng)控制研究[D]. 郭珂甫.鄭州大學(xué) 2017
[6]基于輸入整形技術(shù)的機(jī)器人柔性機(jī)械臂振動(dòng)抑制研究[D]. 鄧輝.深圳大學(xué) 2016
[7]基于模糊PID控制的懸臂梁振動(dòng)控制研究[D]. 趙亮.蘭州理工大學(xué) 2016
[8]基于奇異攝動(dòng)法的柔性機(jī)械臂振動(dòng)控制研究[D]. 張征鵬.中北大學(xué) 2016
[9]柔性關(guān)節(jié)柔性臂桿機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模與振動(dòng)抑制研究[D]. 楊益波.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[10]智能交流接觸器動(dòng)態(tài)特性的仿真及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 葉子.溫州大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3118344