基于混合型输入整形的一种三自由度并联机器人抑振的灵敏度分析

输入整形控制策略能有效减少机器人的残余振动。其抑制振动的性能可通过分析鲁棒性获得,鲁棒性代表了整形器抑制振幅的能力和抑振频率的范围,能力和范围可通过灵敏度曲线获得。介绍了基于时间优化的混合型多模态单位幅度负脉冲输入整形器的基本原理和灵敏度分析方法,并应用到一种3-DOF并联机器人。通过数值仿真分析了不灵敏度,并探讨了不同类型的脉冲对混合型输入整形器灵敏度的影响。结果表明,混合型多模态单位幅度负脉冲输入整形器的鲁棒性要好于单模态的输入整形器,以新方法建立的UMNZV-UMNZVD输入整形器的鲁棒性和抑振特性最好。而且不同类型的脉冲会影响混合型输入整形器的鲁棒性,ZV-ZVD类混合型整形器具有最好的综合性能。     

高阶导数和多峰输入整形的机器人抑振分析

输入整形是一种能够有效抑制柔性机器人残余振动的控制策略。但系统的共振频率、阻尼比等参数受外界影响发生变化时,其抑振性能会降低,需要建立一种抑振频率宽度更大的输入整形器。对零振动与零导数和极不灵敏输入整形器进行改进,增加高阶导数或多峰约束条件,从而改善其鲁棒性,获得更大的抑振频率宽度。对多种改进型的输入整形控制策略进行理论分析,构建一种3-DOF并联机器人的多个高阶导数和多峰输入整形器,通过仿真分析其抑制机器人残余振动的响应曲线,并与常规的输入整形器进行对比。     

多模态输入整形法抑制一种3自由度并联机器人的残余振动

输入整形法能够有效地抑制单模态系统的残余振动,但是当系统的高阶模态对系统振动影响较大时,就要使用多模态的输入整形法。介绍了一种3自由度并联机器人的结构与原理,并通过实验获得了系统共振频率和阻尼比。表达了两模态的ZV、ZVD和EI输入整形器构建原理,构建了这种3自由度机器人的两模态输入整形器。从减振效果和鲁棒性等方面与单模态输入整形器进行了对比。数字仿真结果表明,当考虑了两个模态作用时,两模态输入整形器的减振效果要好于单模态输入整形器。     

基于高阶导数和多峰输入整形的一种并联机器人抑制振动的灵敏度分析

输入整形器能有效抑制柔性机构的残余振动,其鲁棒性是评价输入整形器抑制振动幅值和频率范围能力的重要参数,可通过分析灵敏度曲线的不灵敏度获得。为了获得更高的鲁棒性,对典型的输入整形器进行改进,分别增加高阶导数和多峰的约束条件,从而加宽抑制残余振动的频率范围。介绍了高阶零振动与零导数和多峰极不灵敏输入整形器的基本原理和鲁棒性分析方法,并将其应用于一种柔性并联机器人。使用数值仿真对输入整形器的鲁棒性进行分析,对各种输入整形器的不灵敏度进行对比。此外,通过系统响应曲线,分析系统共振频率的变化对输入整形器抑振能力的影响,从而验证各种输入整形器鲁棒性的高低。仿真结果表明,THEI输入整形器的鲁棒性最高,DHEI输入整形器的综合性能最好。     

两模态输入整形器的设计方法研究

以两模态输入整形器为例，对级联法和联立方程法这两种设计方法进行研究，并就这两种方法在时滞、脉冲个数、鲁棒性、计算强度等方面进行比较，仿真结果表明这两种方法对系统的两种模态误差均有很好的鲁棒性，级联法设计简单，且对高模态的不灵敏性要高于联立方程法，联立方程法则比较直观，得到的输入整形器包含的脉冲个数少，减少了时滞。     

阻尼矢量图法设计输入整形器抑制柔性机械臂的残留振荡

输入整形技术的研究源于抑制小阻尼伺服系统振荡模态的残留振荡,其能以简单的开环控制实现系统的快速定位,因而在抑制高精度定位系统的残留振荡方面得到了广泛应用。本文提出了一种新的输入整形器的分析设计方法———阻尼矢量图,即将无阻尼系统的矢量图法推广应用于有阻尼系统,为有阻尼系统提供了一种输入整形器的图形化分析与设计方法,其运用简便、直观,且能在图上直接对输入整形器的鲁棒性进行分析,将其应用于柔性机械臂的残留振荡控制中,仿真结果验证了按此方法设计的输入整形器确能抑制残留振荡。     

指令整形扩展控制对柔性臂抑振及灵敏度分析

针对传统指令整形各整形方法脉冲序列的局限性及鲁棒性问题,提出一种基于传统指令整形技术上的改进扩展控制方法,采用指令整形的扩展法对柔性臂的残余振动进行抑制,并对两种整形器的灵敏度进行了分析。以镀锌薄钢板为研究对象进行仿真实验研究,研究结果表明该方法能有效消除残余振动平均达97.97%以上,而且系统运动超调平均降低达46.81%以上;改进后的ZVD整形器灵敏度是同脉冲ZV整形器的近3倍,且系统稳定时间增加了8.4%,鲁棒性较好,并得出在5%残余振动下其能够抑制系统振动模态的频率比。     

基于阻尼矢量图法的输入整形器的分析与设计

提出了一种新的输入整形器的分析设计方法-阻尼矢量图,即将无阻尼系统的矢量图法推广应用于有阻尼系统,为有阻尼系统提供了一种输入整形器的图形化分析与设计方法,其运用简便、直观,且能在图上直接对输入整形器的鲁棒性进行分析。仿真结果验证了按此方法设计的输入整形器确能抑制残留振荡。     

闭环输入整形器消除多模态柔性系统残留振荡

输入整形技术能抑制柔性系统的残留振荡,但目前多采用开环控制策略,不能消除由于非零初始状态、参数变化、外界干扰和系统非线性等不确定性因素引起的振荡。对输入整形系统提出闭环控制策略,将输入整形器与振动阻尼器相结合共同抑制多模态柔性系统残留振荡。输入整形器阻止操作命令向系统中注入能量,振动阻尼器阻尼掉由于不确定性因素注入系统中的能量,这两个控制器共同作用能有效消除系统残留振荡。与开环输入整形技术相比,有更强的参数鲁棒性和抗外界干扰能力。将这一控制技术用于起重机模拟试验系统,能有效抑制载荷的残留摆动。     

复数法设计输入整形器抑制柔性机械臂的残留振荡

提出了一种新的输入整形器的分析设计方法-复数法.即根据系统残留振荡的特点,用复数表示输入整形器的各脉冲,将输入整形器的运算转化为数学运算,并将其应用于柔性机械臂的残留振荡控制中,仿真结果验证了按此方法设计的输入整形器确能抑制残留振荡.