带有加速度反馈的柔性机械臂开关变结构控制

为了实时控制柔性机械臂的残余振动，提高定位精度，提出了带有加速度反馈的开关变结构控制，将柔性机械臂的运动过程分成两部分，第一部分使其在控制力矩作用下做大角度刚体运动；第二部分，当柔性机械臂的运动临近终止状态时，通过逻辑开关，将柔性机械臂末端加速度反馈量接通，　以产生抑制弹性振动的控制力矩，与刚体运动的控制力矩迭加，完成终点定位和振动抑制。一系列的试验包括与ＰＩＤ控制的比较证明带有加速度反馈的柔性机械臂开关变结构控制对于抑制柔性臂残余振动是有效和实用的。     

带有加速度反馈的柔性机械臂开关变结构控制的实验研究

为有效地抑制柔性机械臂的残余振动 ,提高其定位精度 ,本文提出了带有加速度反馈的柔性机械臂开关变结构控制 ,并进行了一系列系统的实验研究。首先将柔性机械臂的运动分成两个阶段 :第一阶段使其在控制力矩作用下做大角度刚体运动 ;第二阶段当柔性机械臂的运动临近终止状态时 ,通过逻辑开关 ,将柔性机械臂末端加速度反馈量接通 ,以产生抑制弹性振动的控制力矩 τ′0 ,实现终点定位的残余振动控制。然后进行了一系列的实验研究包括与传统的 PID控制和带有加速度反馈的全闭环反馈控制的比较 ,结果显示带有加速度反馈的柔性机械臂开关变结构控制能够实时、有效地抑制柔性臂的残余振动     

带有反馈控制的柔性机械臂动态研究与振动控制

带有反馈控制的柔性机械臂关节处边界条件不同于振动控制理论中的铰支梁或悬臂梁边界条件,为此,将其视为弹簧铰支,建立柔性机械臂动力学模型,并基于柔性臂的部分状态转速、转角及柔性梁应变的反馈,结合柔性臂机电耦合特性,得到了以柔性臂末端点转角θt为输出,以柔性臂给定转角θd为输入的传递函数.由频域的二次型目标函数,求得柔性臂应变反馈增益.一系列的试验结果证明理论分析的正确性.     

带有加速度反馈的柔性机械臂振动控制

以柔性臂末端点切向加速度作反馈量。结合柔性臂机电耦合特性,得到了以柔性臂末端点转角θｔ为输出,以柔性臂给定转角θｄ为输入的传递函数。将时域的二次型目标函数转化为频域的二次型目标函数,求解加速度增益。实验结果证明了加速度反馈抑制柔性臂振动的有效性和实用性。     

带有应变反馈的柔性机械臂振动控制

基于柔性臂的部分状态反馈 ,结合柔性臂机电耦合特性 ,得到了以柔性臂末端点转角θt为输出 ,以给定转角θd 为输入的传递函数。由 Parseval定理 ,将时域的二次型目标函数转化为频域的二次型目标函数 ,得到柔性臂应变反馈增益。实验结果证明结合柔性臂机电耦合特性的应变反馈抑制柔性臂振动的有效性与合理性     

柔性机械臂前馈控制的实验研究

基于零极点对消技术,提出柔性机械臂的前馈延时控制,得到了零极点对消应满足的条件,对不同工况,不同材质的柔性臂做了一系列系统的前馈处时控制及比较实验,结果表明合理选择施加制动力矩时刻及方向将有效地抑制柔性臂的残余振动,反之则加剧柔性臂的残余振动,证明了前馈延时控制的正确性和有效性。     

柔性机械臂振动控制系统的实验研究

本文为避开柔性机械臂传统建模的繁锁性及精确性的要求，研究柔性机械臂振动的控制规律，对并置式ＰＩＤ控制的柔性机械臂进行了系统的实验研究，包括电机轴驱动力矩和梁末端加速度响应的检测，调整系统的控制增益或运动参数，可实现柔性机械臂振动的有效抑制，通过一系列的实验研究，揭示了柔性臂振动控制规律－力相位制律，为柔性机械臂振动控制及其控制器的设计指明了方向，本实验研究亦可验证理论模型。     

柔性机械臂振动控制研究

本文在参考国内外大量有关文献的基础上,归纳了柔性机械臂振动控制研究的目标和途径。重点介绍了主动控制方法、实验研究的现状以及柔性机械臂控制研究方面存在的问题。     

柔性机械臂结构-控制耦合特征的实验研究

利用柔性机械臂主动控制实验装置以及相应的动力学参数测试系统 ,采用光电编码器、加速度计和应变片分别检测柔性臂的大范围运动、末端振动及驱动力矩 ,对柔性机械臂结构 -控制耦合特性进行了研究。实验结果发现 :1)由于结构与控制系统的耦合 ,改变了柔性机械臂的第一阶振动频率 ;2 )在实现规定运动时 ,不同结构的柔性机械臂的驱动力矩形式明显不同 ;3)柔性机械臂的驱动力矩具有随伺服驱动系统工频的脉动现象。验证了柔性机械臂结构与控制系统之间存在相互作用 ;指出采取结构 -控制一体化设计方法是提高柔性机械臂性能的一个重要手段。     

柔性机械臂弹性振动的主动变参数控制研究

提出了柔性机械臂的主动变参数控制方法,包括主动变刚度控制和主动变阻尼控制。研究了基于增加轴向拉力的主动变刚度控制和旨在增加弹性模态结构阻尼的主动变阻尼控制这两种主动变参数控制方法,设计了相应的机械结构和驱动控制方法。仿真计算结果表明了该控制方法的有效性。     

折叠式柔性结构振动主动控制仿真实验系统

为了对复杂柔性结构的振动主动控制进行实验研究，针对折叠式航天柔性结构的特点和运行环境，设计并建立了基于单轴气浮机动台的折叠式柔性结构振动主动控制的仿真实验系统。实验系统不但能够模拟柔性航天结构的运行环境。还能对由于航天飞行器的机动和折叠结构的展开而引起的振动进行模拟，讨论了该实验系统的设计方案，介绍了系统的各个组成部分，初步实验结果表明，系统工作稳定可靠，振动控制效果明显。     

一种新型两自由度柔性并联机械手的主动振动控制及其仿真

针对一种新型两自由度柔性并联机械手,在含有压电元件的有限元模型基础上,基于模态理论和滑模变结构理论,研究其振动主动控制问题。采用有限元法和模态理论建立系统的动力学模型。根据系统的性能要求,采用最优化方法确定滑移面,基于Lyapunov直接法设计滑模控制器。控制器能对系统的前几阶模态实施控制,实现机械手的振动主动控制。仿真结果表明,该控制器可有效地抑制柔性构件产生的弹性振动,减小并联机械手动平台的位置误差,从而验证了该控制器的可行性和有效性。     

基于反演设计的机器人操纵臂的变结构控制

针对由电机驱动的机器人操纵臂，研究了非线性系统的变结构控制。在一定的假设条件下。给出了变结构系统中滑动模态存在的条件及变结构控制律设计的方法。然后利用反演设计方法构造变结构控制的切换函数，以获得稳定的滑动模态。将设计方法应用于机器人操纵臂的控制律设计，并进行了仿真研究。     

柔性冗余度机器人考虑抑振的力矩优化算法

利用拉格朗日乘子法对柔性冗余度机器人考虑抑振的关节力矩优化进行了研究。应用模态理论研究了柔性冗余度机器人振动控制的原理，分析了自运动对机器人振动的影响，把主动控制思想应用于柔性冗余度机器人振动的控制中，通过规划自运动构造出合适的模态控制力对机器人的振动进行主动抑制。在此基础上利用拉格朗日乘子法，提出了一种在满足抑振的同时进行机器人关节力矩优化的方法，数值仿真验证了本方法的有效性。     

基于视觉的柔性结构振动测量及其控制

针对柔性结构振动测试及控制问题,提出采用机器视觉测量结构振动并进行反馈控制的方法。为保证闭环控制系统的实时性,需要解决视觉图像处理数据量大、处理耗时长的问题。采取运动跟踪方法选择图像感兴趣区域(re-gion of interest,简称ROI)以减少数据处理量,并采用快速中值滤波算法提高图像处理速度。为了提高处理精度、保证处理结果的准确性,试验比较了3种微分边缘检测算子,采用Roberts算子和极值法提取图像中柔性结构末端边缘信息,并利用Hough直线变换方法进行修正。基于末端中心振动的信息反馈进行柔性梁结构振动控制理论分析和试验研究。结果表明,所采用的图像处理方法满足精度和实时性的要求,并验证了基于视觉反馈振动控制的可行性。     

漂浮基柔性空间机械臂基于奇异摄动法的模糊控制和柔性振动主动控制

讨论在载体位置不受控、姿态受控情况下,自由漂浮柔性空间机械臂载体姿态与关节轨迹跟踪的模糊控制及柔性振动主动控制问题。利用拉格朗日假设模态法并结合系统动量守恒关系,建立柔性空间机械臂系统的动力学方程。以此为基础,使用奇异摄动法和两种时间尺度的假设,将系统分解为轨迹跟踪控制和振动控制可分开设计的奇异摄动系统。对于快变子系统,设计PD控制器来对柔性杆件的振动进行主动抑制;同时,设计解耦的模糊逻辑控制器来保证慢变子系统载体姿态及关节轨迹的跟踪。由于在系统动力学方程的推导中消去柔性空间机械臂载体位置项,该模糊控制器还同时具有不需要测量反馈载体位置、移动速度、移动加速度项的优点。最后的数值仿真结果证实了所设计控制器的有效性。     

基于奇异摄动法组合控制柔性机械手臂的研究

在柔性机械臂的控制研究中,实现定位目标的同时必须快速消除柔性振动。基于奇异摄动法和双时标分解,提出了一种混合控制方法。柔性机械臂的模型可分解为两个子系统：慢时标子系统和快时标子系统,快时标子系统采用模糊控制,慢时标子系统采用速度反馈控制,并验证了该方法的控制性能。