基于模糊控制的2R柔性臂壓電陶瓷抑振跟蹤實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、柔性機(jī)器人由于具有提高運(yùn)行速度、增加持重比、降低功耗、提高精度,進(jìn)而改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和整體性能等諸多優(yōu)點(diǎn),自上世紀(jì)70年代以來,逐漸成為研究的前沿和熱點(diǎn)。但桿件柔性化的同時(shí)也帶來了彈性振動(dòng)問題,這極大影響了柔性機(jī)器人的正常使用,甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn),因此研究柔性桿件的抑振是非常必要,也是非常有意義的。 本文在分析了柔性機(jī)械臂振動(dòng)抑制的主要方法和國(guó)內(nèi)在柔性機(jī)械臂抑振領(lǐng)域的研究成果的基礎(chǔ)上,以2R柔性機(jī)械臂為研究對(duì)象,以應(yīng)變片為傳感器,光電

2、編碼器為電機(jī)位置傳感器,壓電陶瓷為抑振作動(dòng)器,伺服電機(jī)為機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)裝置,搭建了2R柔性機(jī)械臂跟蹤抑振實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并開展了基于模糊控制的2R柔性機(jī)器臂主動(dòng)抑振和跟蹤實(shí)驗(yàn)研究。本文的具體內(nèi)容如下： 1.采用假設(shè)模態(tài)法對(duì)單臂2R柔性機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模與仿真,為后面的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行理論準(zhǔn)備,并利用模糊與PID控制技術(shù),設(shè)計(jì)了模糊控制器和PID控制器。 2.用Visual C++編寫了具有圖形顯示、目標(biāo)路徑規(guī)劃、電機(jī)閉環(huán)控制計(jì)算、壓

3、電驅(qū)動(dòng)電壓計(jì)算、接口數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)記錄及保存等功能的實(shí)驗(yàn)控制軟件,其中電機(jī)閉環(huán)驅(qū)動(dòng)計(jì)算,壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電壓模糊運(yùn)算是整個(gè)控制軟件的核心所在,并搭建了實(shí)驗(yàn)的硬件系統(tǒng)。 3.通過搭建的實(shí)驗(yàn)裝置,采用模糊控制方法抑制柔性臂的彈性振動(dòng),同時(shí)采用PID算法對(duì)機(jī)械臂分別進(jìn)行關(guān)節(jié)跟蹤和末端跟蹤,實(shí)現(xiàn)了2R柔性臂無負(fù)載關(guān)節(jié)跟蹤抑振,有負(fù)載關(guān)節(jié)跟蹤抑振,無負(fù)載末端跟蹤抑振和有負(fù)載末端跟蹤抑振等實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了用于抑振的模糊控制器和用于跟蹤的PID控制器