發(fā)布時(shí)間：2021-12-11 04:55

　　隨著機(jī)器人技術(shù)在裝備制造、航空航天、醫(yī)療救援等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,高精度、高速度、低能耗機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展受到諸多領(lǐng)域的重視。未來(lái),機(jī)器人系統(tǒng)將代替人類從事紛繁復(fù)雜且精密的工作,有助于進(jìn)一步解放社會(huì)生產(chǎn)力,提高工作效率,降低能源消耗,這與近年來(lái)提倡的建設(shè)綠色高效型社會(huì)理念是一致的,可以預(yù)見(jiàn),機(jī)器人行業(yè)的巨大前景,強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求以及可觀的經(jīng)濟(jì)效益,剛?cè)狁詈蠙C(jī)械臂系統(tǒng)因此備受青睞。本文主要研究具有輸入輸出約束的雙連桿剛?cè)狁詈蠙C(jī)械臂系統(tǒng)的控制問(wèn)題。首先,分析雙連桿剛?cè)狁詈蠙C(jī)械臂的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并基于雙連桿剛?cè)狁詈蠙C(jī)械臂系統(tǒng)的能量,結(jié)合Hamilton原理推導(dǎo)出由常微分方程與偏微分方程描述的雙連桿剛?cè)狁詈蠙C(jī)械臂系統(tǒng)的分布參數(shù)模型。其次,基于剛?cè)狁詈蠙C(jī)械臂系統(tǒng)的分布參數(shù)動(dòng)力學(xué)模型,針對(duì)雙連桿剛?cè)狁詈蠙C(jī)械臂系統(tǒng)的位置控制問(wèn)題,提出一種具有輸入飽和的雙連桿剛?cè)狁詈蠙C(jī)械臂系統(tǒng)的抗飽和控制方法。該控制方法利用直接關(guān)節(jié)控制在剛?cè)釞C(jī)械臂系統(tǒng)關(guān)節(jié)處施加控制力矩達(dá)到控制關(guān)節(jié)角度的同時(shí),抑制柔性連桿的振動(dòng),不需要在柔性連桿末端加裝執(zhí)行器。并且通過(guò)在控制器中引入平滑雙曲函數(shù),解決輸入飽和約束問(wèn)題。再設(shè)計(jì)Lyapunov函數(shù)以... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

錨泊系統(tǒng)示意圖

�、强耦合、高洞_竅?性等特點(diǎn)，其本質(zhì)上屬于無(wú)窮維非線性分布參數(shù)系統(tǒng)[1]，因此建立精準(zhǔn)有效的柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型是有相當(dāng)難度的。根據(jù)系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)特性的差異可以將柔性機(jī)械臂大致分為柔性弦結(jié)構(gòu)[2]和柔性梁結(jié)構(gòu)[3]兩類，其中物理結(jié)構(gòu)剛度較小的柔性臂系統(tǒng)被稱作柔性弦系統(tǒng)，其常見(jiàn)的工程應(yīng)用主要包括海洋工程錨泊系統(tǒng)[4]（如圖1.1）、龍門(mén)式起重機(jī)系統(tǒng)[5]等。與之相對(duì)應(yīng)的柔性梁系統(tǒng)描述的則是結(jié)構(gòu)剛度較大的柔性臂系統(tǒng)，該系統(tǒng)常見(jiàn)的工程應(yīng)用主要有柔性立管系統(tǒng)[6][7]、衛(wèi)星太陽(yáng)能帆板系統(tǒng)[8]（如圖1.2）等。柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的柔性特性是由組成系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的柔性構(gòu)件引起的，集中體現(xiàn)在關(guān)節(jié)和連桿的柔性[9][10]，兩者存在一定程度的耦合關(guān)系，其中關(guān)節(jié)柔性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中由關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸引起的扭曲變形，連桿柔性則是由組成該連桿的柔性材料的力學(xué)性能決定的，即在系統(tǒng)運(yùn)行期間柔性連桿在外力作用下，其強(qiáng)度和變形等方面所表現(xiàn)出來(lái)的性能，主要包括軸向變形、撓曲變形等。在對(duì)柔性梁系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析時(shí)出于嚴(yán)謹(jǐn)性的考慮將系統(tǒng)中的柔性連桿均視作典型的Timoshenko梁[11][12]模型，由于多數(shù)情況下柔性連桿的橫截面直徑總要比連桿自身的長(zhǎng)度小得多，這就導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行期間柔性連桿受外力作用下所產(chǎn)生的撓曲形變要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其產(chǎn)生的剪切和軸向形變，故著重考慮柔性連桿的撓曲形變給系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性帶來(lái)的影響，其剪切形變和軸向形變則不予考慮，因此可以將柔性連桿的理論計(jì)算模型進(jìn)一步簡(jiǎn)化為典型的Euler-Bernoulli梁[13]模型。Nguyen[14]，Ge[15]等學(xué)者圍繞Euler-Bernoulli梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究。圖1.1錨泊系統(tǒng)示意圖圖1.2衛(wèi)星帆板與空間機(jī)械臂建立柔性機(jī)械臂系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的方法主要分為兩類：以Newton

第3章具有輸入飽和的雙連桿剛?cè)狁詈蠙C(jī)械臂系統(tǒng)位置控制221M=7，2M=6.45針對(duì)具有輸入飽和約束的雙連桿剛?cè)狁詈蠙C(jī)械臂系統(tǒng)（2-22）~（2-27），在抗飽和控制器（3-4），（3-5）的作用下，該系統(tǒng)10秒內(nèi)的仿真結(jié)果如圖3.2~圖3.6所示：圖3.2，圖3.3分別表示關(guān)節(jié)1和關(guān)節(jié)2的旋轉(zhuǎn)角度曲線，圖3.4為剛?cè)狁詈蠙C(jī)械臂系統(tǒng)終端由振動(dòng)特性引起的彈性形變量，圖3.5，圖3.6是系統(tǒng)控制輸入1和控制輸入2。（1）關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度圖3.2關(guān)節(jié)1的旋轉(zhuǎn)角度圖3.3關(guān)節(jié)2的旋轉(zhuǎn)角度（2）末端形變量


本文編號(hào)：3534047