含变质量负载的双连杆机械臂振动控制

本文研究了一种具有变质量负载的双连杆机械臂结构的振动反馈控制.利用刚体动力学方法计算了随时间变化的惯性力,包括伺服电机、端点时变质量负载和连杆分布质量引起的惯性力.基于有限元理论建立了双连杆-变质量结构的动力学模型,并使用Bathe法求解该时变系统动力学方程,根据响应分析了质量变化对系统动力学特性的影响,发现当质量改变时,质量变化诱发了系统残余振动幅值的剧烈变化,主要原因是质量变化引起了一个阻尼力的作用.在动力学特性分析的基础上,通过速度比例负反馈控制器,利用压电材料实现结构残余振动的主动控制.开展了多种工况下双连杆机械臂结构的残余振动控制仿真,包括随时间增大的质量负载和随时间减小的质量负载,以及典型运动形式下的双连杆.结果表明通过施加反馈控制可以有效抑制结构的残余振动,提高机械臂的运动稳定性和定位精度.