全球風力發(fā)電的廣泛普及,意味著更多的新葉片供不應求,同時,相當一部分葉片也進入了維修期。葉片是風力發(fā)電裝置的重要組成部分之一,其影響著風力發(fā)電的效率。風電葉片的制造與修護過程極為復雜,磨削作為制造和修護過程中一道重要的工序,目前普遍采用人工磨削,但這種傳統(tǒng)方式具有難以保證磨削質(zhì)量、效率低下、工作環(huán)境惡劣等缺點。因此,風電葉片的自動化制造和修護受到廣泛關注。針對風電葉片曲率變化較大以及尺寸較大的特點,設計了仿照人體肌肉的末端柔性裝置類SEA(串聯(lián)彈性驅(qū)動器)以自適應葉片磨削力和曲率變化。采用頻域分析法對比基于位置源控制和力源控制建立的類SEA末端打磨裝置動力學模型。結(jié)果表明基于力源控制建立的動力學模型具有更好的穩(wěn)定性和更大的力輸出帶寬,故根據(jù)牛頓歐拉方程,對類SEA末端打磨裝置基于力源控制進行了動力學建模,動力學模型采用狀態(tài)空間表達式。將傳統(tǒng)自抗擾控制中擴張狀態(tài)觀測器中的fal函數(shù)采用反雙曲正弦函數(shù)來代替,并進行仿真實驗,實驗結(jié)果表明反雙曲正弦函數(shù)擴張狀態(tài)觀測器具有較好的微分峰值抑制能力,避免控制器具有較大的輸入。依據(jù)所建立的動力學模型,采用自抗擾控制設計力控制器,并利用MATLAB/s...

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題來源、研究背景和意義
    1.2 打磨機器人和串聯(lián)彈性驅(qū)動器研究現(xiàn)狀
        1.2.1 打磨機器人研究現(xiàn)狀
        1.2.2 串聯(lián)彈性驅(qū)動器研究現(xiàn)狀
    1.3 終端滑模控制和自抗擾控制研究現(xiàn)狀
        1.3.1 終端滑�？刂蒲芯楷F(xiàn)狀
        1.3.2 自抗擾控制研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容
第二章 葉片打磨分析及方案研究
    2.1 引言
    2.2 風電葉片的結(jié)構和工藝
        2.2.1 風電葉片結(jié)構
        2.2.2 風電葉片的制造和維護
    2.3 打磨方案研究
        2.3.1 砂輪打磨方法
        2.3.2 打磨方式分析
        2.3.3 打磨軌跡規(guī)劃
        2.3.4 打磨參數(shù)分析
    2.4 打磨機器人控制策略
    2.5 本章小結(jié)
第三章 類SEA末端打磨裝置動力學建模
    3.1 引言
    3.2 類SEA末端打磨裝置
        3.2.1 類SEA末端打磨裝置整體結(jié)構
        3.2.2 類SEA末端打磨裝置的組成
        3.2.3 類SEA末端打磨裝置的工作過程
    3.3 類SEA末端打磨裝置重要組成部件選取
        3.3.1 直流力矩電機的選擇
        3.3.2 聯(lián)軸器的選擇
        3.3.3 傳動機構的選擇
        3.3.4 彈簧的設計
    3.4 類SEA末端打磨裝置位置源和力源模型對比分析
        3.4.1 基于位置源控制的動力學模型建立和頻域分析
        3.4.2 基于力源控制的動力學模型建立和頻域分析
        3.4.3 兩種控制方法動力學模型對比分析
    3.5 基于力源控制法的類SEA末端打磨裝置動力學模型
    3.6 本章小結(jié)
第四章 自抗擾控制在類SEA末端中的應用
    4.1 引言
    4.2 自抗擾控制特點
        4.2.1 經(jīng)典PID控制的缺陷
        4.2.2 自抗擾控制的優(yōu)勢
    4.3 自抗擾控制的組成及算法
        4.3.1 跟蹤微分器算法
        4.3.2 非線性控制律算法
        4.3.3 反雙曲正弦擴張狀態(tài)觀測器算法
    4.4 自抗擾控制的參數(shù)整定及穩(wěn)定性分析
        4.4.1 跟蹤微分器的參數(shù)整定
        4.4.2 反雙曲正弦擴張狀態(tài)觀測器的參數(shù)整定及穩(wěn)定性分析
        4.4.3 非線性控制律的參數(shù)整定
    4.5 自抗擾控制器的設計及觀測器性能分析
        4.5.1 反雙曲正弦擴張狀態(tài)觀測器自抗擾控制器設計
        4.5.2 反雙曲正弦擴張狀態(tài)觀測器性能分析
    4.6 類SEA末端打磨裝置自抗擾力控制仿真實驗
        4.6.1 理想環(huán)境下階躍力信號跟蹤仿真實驗
        4.6.2 理想環(huán)境下正弦力信號跟蹤仿真實驗
        4.6.3 加入噪聲時正弦力信號跟蹤仿真實驗
        4.6.4 加入擾動時階躍力信號仿真實驗
        4.6.5 系統(tǒng)參數(shù)改變時階躍力信號跟蹤實驗
    4.7 本章小結(jié)
第五章 終端滑�？刂圃陬怱EA末端中的應用
    5.1 引言
    5.2 線性滑模控制方法
        5.2.1 線性滑�？刂破鞯脑O計
        5.2.2 線性滑模的收斂特性
    5.3 終端滑�？刂品椒�
        5.3.1 終端滑模控制器的設計
        5.3.2 終端滑模的收斂特性
    5.4 非奇異終端滑�？刂品椒�
        5.4.1 非奇異終端滑模的控制器設計
        5.4.2 非奇異終端滑模的收斂特性
    5.5 多冪次非奇異終端滑模變結(jié)構控制
        5.5.1 擴張狀態(tài)觀測器設計
        5.5.2 跟蹤微分器的設計
        5.5.3 非線性快速終端滑模面的設計
        5.5.4 多冪次趨近律的設計
    5.6 多冪次趨近率分析
        5.6.1 存在性及可達性證明
        5.6.2 穩(wěn)態(tài)抖振分析
        5.6.3 趨近速率分析
        5.6.4 控制律的設計
    5.7 類SEA末端打磨裝置非奇異終端滑模力控制仿真實驗
        5.7.1 不同滑模面力跟蹤仿真實驗
        5.7.2 不同趨近率力跟蹤仿真實驗
        5.7.3 不同趨近率正弦力跟蹤仿真實驗
        5.7.4 無擾動補償不同趨近率力跟蹤仿真實驗
    5.8 自抗擾控制和終端滑�？刂屏刂品抡鎸嶒瀸Ρ�
        5.8.1 類SEA末端打磨虛擬樣機建模
        5.8.2 類SEA末端打磨裝置虛擬樣機力控制仿真實驗
    5.9 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間所取得的相關科研成果
致謝



本文編號：3772964