基于奇異攝動法的柔性機(jī)械臂振動控制研究.pdf

1、隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，工業(yè)4.0成為了工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，機(jī)器人技術(shù)將得到不斷地革新，柔性機(jī)械臂是機(jī)器人輕量化設(shè)計的重要組成部分，在航空航天、機(jī)械制造業(yè)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。然而，柔性機(jī)械臂的應(yīng)用使得機(jī)器人在運(yùn)行過程中不可避免的引起彈性振動，對機(jī)器人的運(yùn)動精度造成不良影響，不僅如此，彈性振動還會導(dǎo)致機(jī)械臂臂的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的疲勞破壞，縮短機(jī)械臂的使用壽命。因此，必須對機(jī)械臂的振動進(jìn)行抑制。本文以末端帶有集中質(zhì)量塊的單桿柔性機(jī)械臂為研

2、究對象，研究其動力學(xué)特性，并運(yùn)用奇異攝動法將系統(tǒng)分解為兩個子系統(tǒng)，對兩個子系統(tǒng)分別進(jìn)行控制，以達(dá)到振動控制的效果。
　　首先，就國內(nèi)外對柔性機(jī)械臂的動力學(xué)建模和振動抑制的方法進(jìn)行了簡單的介紹，針對本文的研究對象，將單桿柔性機(jī)械臂看作均質(zhì)的Euler-Bernoulli梁，運(yùn)用假設(shè)模態(tài)法對柔性機(jī)械臂的彈性變形進(jìn)行了描述，然后在變形的基礎(chǔ)上運(yùn)用Lagrange方程建立起了柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的動力學(xué)方程。并將通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)的結(jié)果與ANSYS模

3、態(tài)分析得到的結(jié)果進(jìn)行對比分析，佐證了變形描述的準(zhǔn)確性。
　　其次，對相關(guān)控制理論進(jìn)行了簡要的介紹分析，其中重點介紹了奇異攝動法的思想及其分解步驟，對滑模變結(jié)構(gòu)控制方法也進(jìn)行了探討，為下一步振動控制器的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。
　　再次，通過奇異攝動理論，將建立的系統(tǒng)動力學(xué)方程分解為表示慢變的剛性運(yùn)動和快變的彈性振動，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了反演滑模變結(jié)構(gòu)控制器和模糊控制器分別對慢變和快變兩個子系統(tǒng)進(jìn)行控制。
　　最后，通過ADAMS