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单柔性机械臂的优化控制研究

作　者: 牟荟瑾
导　师: 邹建奇
学　校: 吉林建筑工程学院
专　业: 结构工程
关键词: 柔性机械臂被动控制主动控制优化控制动力学数值仿真
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 31次
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内容摘要

本文分别研究了柔性机械臂在具有被动约束装置和主动约束装置情况下的动力响应,并在控制参数增强理论技术基础上应用MISER3.2来调节系统参数,进一步研究优化控制问题。由于柔性机械臂具有强非线性、强耦合的特性,因此,文中采用lagrange方程和Rayleigh-Ritz方法建立机械臂的动力学模型,详细的推导出了惯性矩M和刚度矩K中各个分量的表达式,推导出了系统的动能T,应变能U和具体的lagrange方程的动力学方程,并应用MATLAB软件进行数值仿真,并在时域中分析其动力响应,分析动力学特性。该机械臂附加有约束层和粘弹性层并在铅锤面内转动,末端承受有集中质量。仿真结果表明,约束阻尼层不但能减少弹性振动的振幅,而且能很快将振动衰减掉；不同的压电材料、粘弹性材料和结构尺寸对机械臂端点的弹性振动衰减有明显的影响；在CPET技术基础上应用MISER3.2软件,调节约束阻尼层和粘弹性材料层的厚度,对减少振动有很大的改善。因此,本文的研究为优化控制理论的进一步研究奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-18
  1.1 前言  8-9
  1.2 柔性机械臂的研究现状  9-16
    1.2.1 柔性机械臂的建模理论  9-13
    1.2.2 柔性机械臂的控制策略  13-16
  1.3 本文的主要内容  16-18
第2章单柔性机械臂的被动控制研究  18-48
  2.1 引言  18
  2.2 运动学分析  18-23
    2.2.1 基本假设  18-19
    2.2.2 运动学关系  19-22
    2.2.3 变形关系  22-23
  2.3 动力学分析  23-33
    2.3.1 系统的动能  24-28
    2.3.2 系统的应变能  28-31
    2.3.3 系统的重力势能  31-32
    2.3.4 系统的广义外力  32
    2.3.5 系统的动力学方程  32-33
  2.4 数值计算  33-46
    2.4.1 概述  33-34
    2.4.2 数值计算方法  34-38
    2.4.3 数值计算所用的软件—MATLAB软件  38-40
    2.4.4 数值仿真分析  40-46
  2.5 小结  46-48
第3章单柔性机械臂的主动控制研究  48-59
  3.1 引言  48-49
  3.2 系统的主动控制模型  49-54
    3.2.1 主动控制原理  49-50
    3.2.2 动力学方程  50-54
  3.3 数值仿真分析  54-58
  3.4 小结  58-59
第4章具有主动约束阻尼的柔性机械臂的优化控制研究  59-67
  4.1 引言  59-60
  4.2 优化控制和控制参数增强理论  60-62
  4.3 ACLD梁模型的建立  62
  4.4 优化控制方程  62-63
  4.5 数值仿真分析  63-65
  4.6 小结  65-67
总结  67-69
  1. 本文的主要工作  67-68
  2. 未来的工作展望  68-69
参考文献  69-74
攻读硕士学位期间发表的学术论文  74-77
致谢  77

单柔性机械臂的优化控制研究

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