基于主動(dòng)約束機(jī)械系統(tǒng)控制理論研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)控制中，系統(tǒng)會(huì)在各種約束下運(yùn)動(dòng)，這里所說的約束往往是指被動(dòng)約束，系統(tǒng)一旦確定了這個(gè)約束，那么系統(tǒng)本身或者是環(huán)境就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的約束力，使得系統(tǒng)按照約束條件運(yùn)動(dòng)。一個(gè)質(zhì)點(diǎn)被約束在桌面上運(yùn)動(dòng)，那么這個(gè)約束力就會(huì)由桌面自動(dòng)地提供，保證質(zhì)點(diǎn)在桌面上運(yùn)動(dòng)，這個(gè)約束稱為被動(dòng)約束，它是在設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的時(shí)候已經(jīng)設(shè)計(jì)好的約束。通常情況下，人們很少考慮這個(gè)約束是如何產(chǎn)生約束力的，并習(xí)慣的認(rèn)為約束力的產(chǎn)生是最初設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的問題，也就是結(jié)構(gòu)本

2、身提供的約束力，而不是把約束力的施加歸為控制應(yīng)該完成的任務(wù)，這就是被動(dòng)約束的思想。
　　 基于主動(dòng)約束的機(jī)械系統(tǒng)控制是近些年才發(fā)展起來的一種控制理論，它的思想是認(rèn)為約束力的產(chǎn)生是伺服控制系統(tǒng)應(yīng)該完成的任務(wù)，也就是人為主動(dòng)施加到系統(tǒng)中去的，因此稱為主動(dòng)約束。而這個(gè)主動(dòng)約束力的大小，則是通過分析力學(xué)中拉格朗日方程推導(dǎo)出來的。這種在機(jī)械系統(tǒng)中利用主動(dòng)約束力作為控制量的方法拓寬了傳統(tǒng)拉格朗日力學(xué)的應(yīng)用范圍，為機(jī)械系統(tǒng)伺服控制理論提供了一

3、個(gè)新的思路。
　　 本文首先介紹了主動(dòng)約束問題，通過約束條件，利用拉格朗日力學(xué)的方法推導(dǎo)出滿足該約束所需要產(chǎn)生的約束力大小，這是主動(dòng)約束控制理論的基礎(chǔ)。然后通過一個(gè)2自由度機(jī)械手臂的建模，利用主動(dòng)約束控制方法對(duì)其進(jìn)行控制，將控制目標(biāo)定義為約束，最后利用MATLAB軟件進(jìn)行整個(gè)控制系統(tǒng)的仿真，并建立了基于主動(dòng)約束控制的機(jī)械系統(tǒng)聯(lián)合仿真平臺(tái)。通過這種方法驗(yàn)證了在機(jī)械系統(tǒng)中主動(dòng)約束控制能很好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中約束所提出的目標(biāo)，完成了控制要求