安裝在柔性基座上的欠驅(qū)動(dòng)2R機(jī)械臂的混沌運(yùn)動(dòng)及其控制研究.pdf

1、混沌作為非線性科學(xué)領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)，自發(fā)現(xiàn)以來受到諸多學(xué)者的廣泛關(guān)注，人們?cè)诨煦邕吘?、混沌控制與反控制等方面的研究出現(xiàn)了諸多成果。機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域中的混沌研究也取得了很大的進(jìn)展。
　　在機(jī)械系統(tǒng)中，基座的變形和振動(dòng)激勵(lì)增強(qiáng)了機(jī)構(gòu)的振動(dòng)，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)于精密機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡的影響尤為明顯。因此，對(duì)于安裝在柔性基座上的機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用意義。
　　鍵合圖是一種以能量守恒定律為基礎(chǔ)的建模方法，尤其在多能域系統(tǒng)分析中

2、表現(xiàn)出突出的優(yōu)勢，它能夠分析系統(tǒng)功率的流動(dòng)方向，能量的耗散、儲(chǔ)存及轉(zhuǎn)化，為從功率角度對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析和研究提供了有力的工具。
　　本文以安裝在柔性基座上的欠驅(qū)動(dòng)2R機(jī)械臂為研究對(duì)象，利用鍵合圖理論進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模，確定出系統(tǒng)關(guān)于驅(qū)動(dòng)單參數(shù)及雙參數(shù)的混沌邊緣，提出基于雙參數(shù)混沌邊緣的混沌控制器的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的混沌運(yùn)動(dòng)的控制與反控制。
　　本文具體的研究內(nèi)容和相關(guān)結(jié)論如下:
　　1.利用鍵合圖理論和方法建立2R

3、機(jī)械臂系統(tǒng)的鍵合圖模型，根據(jù)系統(tǒng)流與勢之間的關(guān)系推導(dǎo)出系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程;分析了基座處彈性剛度和阻尼對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的影響，并對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)激勵(lì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)這些參數(shù)對(duì)系統(tǒng)功率及運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。
　　2.由于結(jié)構(gòu)參數(shù)在系統(tǒng)建成之后是難以改變的，所以，本文重點(diǎn)研究了動(dòng)力學(xué)激勵(lì)參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的影響。分別以驅(qū)動(dòng)幅值及驅(qū)動(dòng)頻率為可變參數(shù)，確定出了相應(yīng)的單參數(shù)及雙參數(shù)混沌邊緣，以及系統(tǒng)周期運(yùn)動(dòng)的演變規(guī)

4、律，分析了參數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)的功率狀態(tài)的變化。通過對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與功率狀態(tài)的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)功率狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間存在一致性的關(guān)系，功率變化周期數(shù)與運(yùn)動(dòng)周期數(shù)之間近似為2倍關(guān)系。
　　3.基于系統(tǒng)雙參數(shù)的混沌邊緣，將混沌控制器設(shè)計(jì)參數(shù)視為受控系統(tǒng)的內(nèi)部參數(shù)，確定出受控系統(tǒng)控制參數(shù)的混沌邊緣，以此為依據(jù)可以確定出控制器的設(shè)計(jì)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)混沌運(yùn)動(dòng)的控制與反控制。
　　本文的研究為非線性動(dòng)力系統(tǒng)的混沌控制與反控制器的設(shè)計(jì)提供了新的思路，