双柔性臂机器人的建模和主动振动控制

针对双柔性臂机器人在操作过程中出现的结构振动和残余振动影响控制精度的问题,提出了采用多组压电换能器对柔性臂进行主动振动的控制方法。设计了基于超声电机驱动的双柔性臂机器人,采用拉格朗日法和假设模态法对双柔性臂进行了动力学建模,并考虑了在协作搬运过程中双柔性臂机器人需要满足的闭链约束条件。提出了采用独立关节PD反馈控制器和正位置反馈控制器相结合的混合控制方法。Matlab仿真表明,所提出的混合控制器能使柔性机器人在准确完成目标物体轨迹运动的同时,实现对柔性臂的振动抑制,提高了双柔性臂机器人的搬运精度和效率。

模糊整定PI参数的双柔性机械臂振动抑制

机械臂伺服驱动系统中柔性因素的存在易导致机械臂输出转速波动,甚至引发系统谐振.为抑制系统转速波动,使机械臂传动系统性能稳定,使用模糊理论整定PI控制器参数的控制策略.根据假设模态法和拉格朗日动力学方程建立了考虑LuGre摩擦模型的双柔性机械臂传动系统动力学方程,并分析了动力学方程中耦合非线性项对系统传动特性的影响.使用极点配置策略确定PI控制器参数的取值范围,后根据模糊规则实时调整控制器参数,以减小伺服系统输出转速的波动,进而抑制系统谐振.最后,借助数值仿真分析和机械臂控制实验,与传统PI控制策略对比,发现本文所述控制策略可使电机端转角跟踪误差绝对值的平均值降低43.066%,柔性负载转角误差的标准差降低46.506%,更加验证了所提模糊规则整定PI控制器参数抑振方法的有效性.

双连杆柔性臂机器人的模糊补偿滑模控制

提出了宏微双重驱动双连杆柔性臂机器人递阶控制系统结构,下层为根据柔性臂刚性模态 设计的实现关节角位置控制的滑模算法和压电陶瓷抑振器,上层为根据关节角误差信号和滑模函数 变化趋势建立的模糊推理表用以确定对滑模控制律的修正。借助自动机模型分析了系统的稳定性, 将控制律在包含柔性模态的完整柔性臂机器人模型上进行计算机仿真,取得了满意的结果。

基于奇异摄动的双连杆柔性臂模糊控制

讨论了双连杆柔性臂位置控制问题。应用拉格朗日 -假设模态法建立系统的动力学方程 ,并用奇异摄动法将双连杆柔性臂系统分解为两个降阶的慢变子系统和快变子系统。针对柔性臂强非线性、强耦合性及不确定性等特点 ,给出一种慢变子系统在反馈线性化后采用模糊控制、快变子系统因呈线性系统而采用简单的最优控制的混合控制方法。其中 ,模糊控制是二维PD型控制器 ,其输入为关节角跟踪误差及其导数。最后进行了计算机仿真 ,结果表明 ,该方法不仅能实现柔性臂轨迹的快速、准确跟踪 ,有效的抑制弹性振动 ,并且对负载的变化具有强的鲁棒性。

带有末端集中质量的双连杆柔性机械臂主动控制

对带有末端集中质量的双连杆柔性机械臂的主动控制进行了研究,给出系统的动力学方程,采用非线性解耦反馈控制方法分别得出系统大范围运动方程和柔性臂的动力学方程,采用机械臂逆动力学方法和LQR方法分别设计大范围运动控制律和压电作动器控制律。仿真结果显示,本文控制方法能够有效地进行机械臂的轨迹跟踪,柔性臂的弹性振动可以得到有效抑制。

双连杆柔性机械臂的主动控制

对柔性双连杆机械臂位置的主动控制进行研究,给出系统的动力学方程,采用非线性解耦反馈控制方法分别得出系统大范围运动方程和柔性臂的动力学方程,并采用机械臂逆动力学方法和LQR方法分别设计大范围运动控制律和压电作动器控制律.仿真结果表明,该控制方法能够有效地控制机械臂到达的指定位置,并且抑制柔性臂的弹性振动.

双柔性机械臂的逆动力学分析

本文以双柔性机械臂为例 ,采用近似方法和驱动约束方法对其进行逆动力学求解 ,并通过动力学仿真 ,对两种方法进行比较 .

双重驱动双连杆柔性臂系统建模与抑振仿真

以宏微双重驱动的双连杆柔性臂机器人为背景,研究其建模与振动控制问题。通过忽略弹性振动对刚性运动的影响,用拉格朗日方程建立了对刚性运动模型,建立了由伺服电机和压电陶瓷共同作用下的振动方程,然后在刚性模型基础上叠加振动模型实现了对柔性臂的描述;这种模型的优点是系统总的模型简单且易于同时考虑多个振动模态。最后给出了压电陶瓷抑振过程的计算机仿真结果。

双柔性机械臂伺服系统PI控制策略

柔性机械臂系统中的负载柔性、关节柔性会导致输出转速波动,故使用PI控制策略对伺服系统进行控制.根据连续体振动理论和拉格朗日方程建立同时考虑负载和关节两种柔性的动力学模型,并分析了两种柔性对系统传动特性的影响.使用Arnoldi方法对传递函数进行降阶,并对降阶误差进行评价.采用极点配置方法设计控制器参数,讨论了极点阻尼系数、自然频率等对系统动态特性的影响.最后进行双柔性机械臂的仿真分析和转动控制实验,结果表明:适当调整控制器参数可以有效减弱柔性机械臂伺服传动系统末端的转速波动,进而抑制机械谐振现象,使系统趋于稳定.

一个双连杆平面柔性机械臂系统

介绍了双连杆平面柔性机械臂系统的总体结构及工作原理，包括传感器接口、数据采集与处理、伺服电机的驱动、系统的保护和抗干扰等。实际运行表明系统性能良好。

双连杆柔性臂动力学建模与仿真分析

基于修正的固定界面子结构模态综合法———Craig-Bampton法,利用多体系统动力学仿真分析软件MSC.ADAMS与有限元分析软件MSC.NASTRAN完成对双连杆柔性机械臂动力学建模,进行了运动学仿真分析,并且与刚性臂运动相比较,对柔性机械臂末端运动振动信号进行了频谱分析。分析结果表明,这种方法在多柔体系统建模和分析中是精确和高效的。

基于奇异摄动法的受约束双连杆柔性机械臂组合控制

建立了受约束双连杆柔性机械臂动力学方程,基于奇异摄动理论,将系统模型分解为慢变及快变两个子系统。对慢变和快变两个子系统分别设计控制器,达到了力/位置精确控制的目的。仿真结果验证了采用组合控制方案的正确性。

考虑关节柔性的双连杆机械臂振动控制及实验研究

为了研究含有柔性关节的双连杆柔性机械臂的振动控制问题,采用绝对坐标方法对臂杆和关节进行建模,得到了刚柔耦合的双连杆机械臂动力学模型;对比研究了PD和LQR控制方法对柔性机械臂主动控制效果,针对柔性机械臂的实际工程需求,提出了一种LQR-PD联合控制策略,设计了相应的控制器并进行了仿真控制研究,同时结合搭建的双连杆柔性机械臂地面模拟平台进行了模拟实验。研究结果表明,该控制策略不仅能实现关节轨迹的精确跟踪,而且能有效抑制臂杆末端的残余振动,具有重要的工程价值和良好的应用前景。

双连杆柔性机械臂的轨迹控制

对双连杆柔性机械臂的奇异摄动模型 ,分别采用滑模控制方法和H∞ 优化方法设计了慢变和快变子系统的控制器 ,并进行了数值仿真 .

双连杆柔性关节机械臂分数阶线性自抗扰控制

针对双连杆柔性关节机械臂的柔性振动和受外部干扰的问题,提出了一种复合控制器的控制策略。通过拉格朗日方程建立了考虑关节柔性的刚柔耦合的机械臂动力学模型,使用奇异摄动法对机械臂系统解耦,使其分解成代表刚性部分的慢速子系统和代表柔性部分的快速子系统;对于慢速子系统,设计了带有前馈补偿的分数阶线性自抗扰控制器来抵抗内外扰动,实现了机械臂的高精度的轨迹跟踪,对于快速子系统,采用微分补偿项补偿,来抑制关节的柔性振动,从而达到系统稳定。实验和仿真结果表明,系统可以有效地实现双连杆柔性关节机械臂的轨迹跟踪,并且相对于整数阶线性自抗扰控制器有着更好的动态性能和鲁棒性。

双连杆柔性臂非奇异快速终端滑模控制

针对双连杆柔性机械臂轨迹跟踪过程中抖振大、精确度低等问题,设计了一种非奇异快速终端滑模控制算法。首先根据拉格朗日方程及能量守恒定律推导出双连杆柔性机械臂的动力学方程,进而设计了基于跟踪误差状态方程的非奇异快速终端滑模控制器,其中采用双曲正切函数代替符号函数来削弱抖振的影响,并利用李雅普诺夫理论证明了该闭环系统的稳定性。仿真结果表明,提出的控制策略具有跟踪精度高,抖振更小的优点。

基于神经网络的双连杆柔性机械臂事件触发故障检测研究

本文针对具有未知函数、未建模动态和扰动的双连杆柔性机械臂系统,提出了一种基于神经网络的事件触发故障检测策略。在神经网络近似和事件触发机制的框架下,提出了一种故障检测观测器。该方案在保证故障检测性能的同时,降低了网络通信负担。最后通过仿真实验,验证了该方法的有效性。

两自由度柔性臂压电陶瓷抑振方案优化设计

振动控制是柔性臂控制的主要任务。两自由度柔性臂系统是非性线系统,并且存在强运动耦合,模型复杂。因此有效的抑振方案对柔性臂控制至关重要。该文以两自由度柔性臂残余振动分析为依据,对压电陶瓷作动器与振动传感器的布置位置进行了优化设计,提出了压电陶瓷作动器与振动传感器相结合的抑振方案。实验证明这种抑振方案是有效的。

考虑输出约束的机械臂命令滤波反步控制

为了提高双连杆柔性关节机械臂系统的轨迹跟踪响应速度与轨迹跟踪精度,提出一种具有输出约束和误差补偿的双连杆柔性关节机械臂命令滤波反步控制策略(BLF-CFBC)。首先,在反步控制设计中构造对数型障碍李雅普诺夫函数来替代常规的二次型李雅普诺夫函数,使得轨迹跟踪误差被约束在预先设定的误差范围内,从而在加快误差收敛速度的同时保证了轨迹跟踪精度;其次,采用命令滤波器输出子系统递推过程中所需的控制函数及其导数,以避免基于李雅普诺夫理论的常规反步控制方法中由于对控制变量的反复求导而导致的计算爆炸的问题,从而有效降低了计算维度;最后,引入误差补偿机制,利用控制变量与滤波器输出之间的误差来构造系统变量,以降低命令滤波器的误差对机械臂跟踪精度的影响。采用Matlab搭建系统模型进行仿真实验,结果表明,所提控制策略与不考虑输出约束和误差补偿的命令滤波反步控制策略(CFBC)相比,双连杆柔性关节机械臂关节1、2的轨迹跟踪响应速度分别提升了20%、30%,轨迹跟踪误差分别降低了4%、3.5%。

运动/力混合情形逆动力学的一种方案

针对运动 /力混合情况 ,以双柔性机械臂为例 ,提出一种求解逆动力学问题的方法 ,并通过数值分析 。