基于奇異攝動法的柔性機械臂振動控制研究.pdf

1、隨著工業(yè)化進程的不斷發(fā)展，工業(yè)4.0成為了工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，機器人技術將得到不斷地革新，柔性機械臂是機器人輕量化設計的重要組成部分，在航空航天、機械制造業(yè)等領域有廣闊的應用前景。然而，柔性機械臂的應用使得機器人在運行過程中不可避免的引起彈性振動，對機器人的運動精度造成不良影響，不僅如此，彈性振動還會導致機械臂臂的結構產(chǎn)生嚴重的疲勞破壞，縮短機械臂的使用壽命。因此，必須對機械臂的振動進行抑制。本文以末端帶有集中質量塊的單桿柔性機械臂為研

2、究對象，研究其動力學特性，并運用奇異攝動法將系統(tǒng)分解為兩個子系統(tǒng)，對兩個子系統(tǒng)分別進行控制，以達到振動控制的效果。
　　首先，就國內(nèi)外對柔性機械臂的動力學建模和振動抑制的方法進行了簡單的介紹，針對本文的研究對象，將單桿柔性機械臂看作均質的Euler-Bernoulli梁，運用假設模態(tài)法對柔性機械臂的彈性變形進行了描述，然后在變形的基礎上運用Lagrange方程建立起了柔性機械臂系統(tǒng)的動力學方程。并將通過數(shù)學推導的結果與ANSYS模

3、態(tài)分析得到的結果進行對比分析，佐證了變形描述的準確性。
　　其次，對相關控制理論進行了簡要的介紹分析，其中重點介紹了奇異攝動法的思想及其分解步驟，對滑模變結構控制方法也進行了探討，為下一步振動控制器的設計提供理論基礎。
　　再次，通過奇異攝動理論，將建立的系統(tǒng)動力學方程分解為表示慢變的剛性運動和快變的彈性振動，在此基礎上設計了反演滑模變結構控制器和模糊控制器分別對慢變和快變兩個子系統(tǒng)進行控制。
　　最后，通過ADAMS