本文關鍵詞：基于奇異攝動的車載液壓柔性機械臂系統(tǒng)控制方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學》 2014年

基于奇異攝動的車載液壓柔性機械臂系統(tǒng)控制方法研究

王蒙  

【摘要】：機械臂在現(xiàn)代各個領域中正在發(fā)揮著日益重要的作用，不但提高了工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率、促進了工業(yè)自動化的進程，還在高危環(huán)境作業(yè)和家庭服務、建筑工程、交通運輸和醫(yī)療衛(wèi)生等方面造福人類。隨著機械臂產(chǎn)品的操作性與移動性得到不斷豐富與完善，具有網(wǎng)絡化和智能化的機械臂也會越來越普及。當機械臂需要在較大的工作空間執(zhí)行操作時，固定安裝的方式將會面臨很大困難，為了拓展機器人的工作空間、提高其靈巧性，迫切需要可移動的機械臂。對于作業(yè)任務確定且有較高裝配精度要求的大載荷作業(yè)，大多數(shù)采用人工操作車載液壓柔性機械臂的方法進行作業(yè)，由于操作者的技術(shù)水平不同，往往達不到作業(yè)任務要求，有時還會發(fā)生安全事故，于是人們希望車載液壓柔性機械臂能完成對負載的精確自動裝配或轉(zhuǎn)載。 由于車載液壓柔性機械臂是一個高耦合的非線性系統(tǒng)，在操作負載時外界干擾及系統(tǒng)未建模動態(tài)等不確定性給軌跡精確跟蹤帶來較大困難，并且作業(yè)時不可避免地產(chǎn)生彈性振動，在運動結(jié)束時也會產(chǎn)生殘余振動，這些對車載液壓柔性機械臂的裝配精度及機械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響，往往會帶來經(jīng)濟損失，甚至造成難以想象的后果。如果直接應用一般的非線性反饋控制方法對車載液壓柔性機械臂系統(tǒng)進行控制，不僅控制器結(jié)構(gòu)復雜、計算量巨大、實時性較差，控制效果往往還很難達到要求。于是設計合適的控制器，對車載液壓柔性機械臂操作大載荷過程中進行軌跡精確跟蹤，同時對柔性臂產(chǎn)生的彈性振動進行有效抑制，已經(jīng)成為一件極為重要的事情，不僅具有重要的理論意義，還有著廣闊的工程應用前景。 本文針對車載液壓柔性機械臂系統(tǒng)，提出了一種基于反演的滑模控制方法和一種基于奇異攝動的二階滑�？刂品椒ā１疚牡闹饕芯績�(nèi)容與工作如下： 首先，，針對柔性機械臂系統(tǒng)采用假設模態(tài)法和Lagrange原理進行動力學建模，再通過驅(qū)動Jacobian矩陣建立起柔性機械臂系統(tǒng)和液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)之間的耦合關系，從而獲得整個車載液壓柔性機械臂系統(tǒng)的動力學模型。 其次，在車載液壓柔性機械臂系統(tǒng)的動力學模型基礎上，根據(jù)多重時間尺度理論，采用先忽略系統(tǒng)中的快變量以降低系統(tǒng)階數(shù)，然后再通過邊界層校正項的引入來提高近似程度的方法，對車載液壓柔性機械臂系統(tǒng)進行兩次奇異攝動分解，將車載液壓柔性機械臂系統(tǒng)分解為描述大范圍剛性運動的慢變子系統(tǒng)、表征彈性振動的次快變子系統(tǒng)和表征液壓伺服驅(qū)動的快變子系統(tǒng)，即在三重時間尺度上對整個車載液壓柔性機械臂系統(tǒng)進行分解降階，簡化了控制結(jié)構(gòu)并且便于控制器設計。 再次，針對車載液壓柔性機械臂的完備動力學模型，提出了一種基于反演的滑�？刂破�，以實現(xiàn)車載液壓柔性機械臂的軌跡精確跟蹤及柔性振動抑制。為了克服傳統(tǒng)滑模控制由于控制電流不連續(xù)（在不同的控制邏輯間來回切換）引起的對系統(tǒng)不利的抖振，基于車載液壓柔性機械臂雙參數(shù)奇異攝動分解模型，針對慢變子系統(tǒng)和次快變子系統(tǒng)分別設計二階滑�？刂破骱妥顑�(yōu)控制器，以實現(xiàn)軌跡精確跟蹤和彈性振動有效抑制，在考慮參數(shù)擾動和外界干擾情況下，針對快變子系統(tǒng)，設計自適應滑�？刂破�，以保證液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)的輸出力矩滿足柔性機械臂系統(tǒng)的需要。 最后，對車載液壓柔性機械臂系統(tǒng)進行數(shù)值仿真研究，仿真結(jié)果表明本文所提出的控制方法是有效的，并對全文的工作進行了總結(jié)，結(jié)合本人在車載液壓柔性機械臂系統(tǒng)建模、奇異攝動分解降階及動力學控制等方面的研究心得，對有待進一步研究的問題進行了展望。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH137;TP241
【目錄】：

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【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梁捷;陳力;;柔性空間機械臂末端運動及柔性振動的模糊自適應補償控制[J];兵工學報;2011年01期

2 裴希伍;王從慶;吳鵬飛;;自由浮動空間柔性機械臂軌跡跟蹤與振動抑制[J];華中科技大學學報(自然科學版);2011年S2期

3 趙波;王亞美;戴麗;劉杰;;基于切換函數(shù)的液壓柔性機械臂的滑�？刂婆c仿真[J];機床與液壓;2010年09期

4 邱志成,謝存禧,張洪華,吳宏鑫;壓電柔性機械臂的主動振動控制研究[J];機器人;2004年01期

5 吳玉香;胡躍明;;輪式移動機械臂的魯棒跟蹤控制研究[J];計算機工程與應用;2006年01期

6 楊政;尚建忠;王彪;唐力;梁科山;茍明康;;液壓驅(qū)動機械臂的軌跡規(guī)劃[J];機械設計與研究;2009年02期

7 張裊娜;;參數(shù)不確定柔性機械手的神經(jīng)滑�？刂芠J];機械工程學報;2011年01期

8 孫亮;馬江;阮曉鋼;;六自由度機械臂軌跡規(guī)劃與仿真研究[J];控制工程;2010年03期

9 凌睿;柴毅;;懸臂式掘進機器人截割臂建模與二階滑�？刂破髟O計[J];控制理論與應用;2010年08期

10 徐勇軍;李元春;趙曉暉;;基于期望關節(jié)角補償?shù)能囕d液壓剛?cè)釞C械臂建模及軌跡跟蹤控制[J];吉林大學學報(工學版);2013年05期

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王憲;王偉;張方生;張宏;;基于嵌入式系統(tǒng)的機器人關節(jié)空間軌跡規(guī)劃[J];傳感器與微系統(tǒng);2011年10期

2 梁捷;陳力;;時間延遲下雙臂空間機器人工作空間軌跡跟蹤的改進控制方法[J];工程力學;2012年10期

3 魏廣威;王漢平;楊鳴;王紹助;王林鵬;;彈性體振動主動控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J];四川兵工學報;2012年12期

4 湯子龍;馬衛(wèi)南;;舞臺升降臺的同步控制策略研究與應用[J];電氣自動化;2012年06期

5 陳亞;沈晨;;五自由度機械臂的運動學分析[J];北京石油化工學院學報;2013年01期

6 胡素梅;;空間機械臂機電一體化關節(jié)的設計與控制[J];電子制作;2014年01期

7 林承飛;鄧代竹;孫峰;王壽增;高彥偉;;柔性關節(jié)機器人全局漸近穩(wěn)定PID算法控制[J];光學與光電技術(shù);2014年02期

8 楊永泰;榮吉利;李健;劉賓;胡成威;;雙柔性空間機械臂動力學建模與控制[J];兵工學報;2014年07期

9 張利;謝毅;計時鳴;袁巧玲;;壓電智能結(jié)構(gòu)的柔性梁振動主動控制系統(tǒng)仿真[J];機電工程;2009年09期

10 楊敏;劉克平;;柔性機械臂動力學建模與控制方法研究進展[J];長春工業(yè)大學學報(自然科學版);2011年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 計時鳴;袁巧玲;謝毅;張利;;光纖智能梁主動振動控制的研究[A];第九屆全國振動理論及應用學術(shù)會議論文集[C];2007年

2 ;Research of the pressure control of rupture disc detection system based on adaptive PID algorithm[A];第24屆中國控制與決策會議論文集[C];2012年

3 王建中;姜濤;施家棟;;遙操作排爆主從手系統(tǒng)與運動控制[A];第五屆全國強動載效應及防護學術(shù)會議暨復雜介質(zhì)/結(jié)構(gòu)的動態(tài)力學行為創(chuàng)新研究群體學術(shù)研討會論文集[C];2013年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黎田;柔性關節(jié)機械臂及其運動學標定和振動抑制的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

2 王文忠;新型自主研磨作業(yè)機器人系統(tǒng)的研究[D];吉林大學;2011年

3 吳玉香;滑模控制理論及在移動機械臂中的應用[D];華南理工大學;2006年

4 彭金柱;大型冷凝器清洗機器人的智能魯棒控制方法研究[D];湖南大學;2008年

5 曹小濤;基于分布參數(shù)模型的柔性臂系統(tǒng)控制方法研究[D];吉林大學;2008年

6 高鐵紅;仿水黽機器人機構(gòu)及性能分析研究[D];河北工業(yè)大學;2008年

7 蔣林;全方位移動操作機器人及其運動規(guī)劃與導航研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

8 張曉東;空間柔性機械臂控制策略研究[D];北京郵電大學;2009年

9 梅紅;移動機械手的逆運動學及滑模變結(jié)構(gòu)軌跡跟蹤控制研究[D];山東大學;2009年

10 岳洪浩;精密柔性拋物殼智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及其主動控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉曉峰;55t汽車起重機柔性臂架動特性及主動控制研究[D];大連理工大學;2011年

2 楊康華;柔性機械臂的振動控制與實驗研究[D];北京郵電大學;2011年

3 李景征;組合柔性臂的建模及運動控制[D];南京理工大學;2011年

4 彭圣明;機器人控制系統(tǒng)建模及運動規(guī)劃研究[D];華南理工大學;2011年

5 俞愛蘭;柔性機械臂振動控制及優(yōu)化研究[D];華東交通大學;2011年

6 許睿;星載SAR天線智能結(jié)構(gòu)動力學建模與分散化模糊振動控制研究[D];國防科學技術(shù)大學;2011年

7 賈起軍;放射源運輸車及其應用液壓機械手的設計研究[D];吉林大學;2011年

8 王偉;基于嵌入式機器人關鍵技術(shù)的研究與應用[D];江南大學;2012年

9 鄭欣燕;育苗生產(chǎn)線機械手及其自動控制系統(tǒng)的研究[D];北京林業(yè)大學;2007年

10 陳景強;結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)綜合最優(yōu)設計及在柔性臂上的應用[D];貴州大學;2008年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳大方,劉安成,麥漢超,房元鵬;壓電智能柔性梁振動主動控制研究[J];北京航空航天大學學報;2004年02期

2 孫宜標;楊雪;夏加寬;;基于二階滑模的永磁直線同步電機的魯棒速度控制[J];電工技術(shù)學報;2007年10期

3 陳力;帶滑移鉸空間機器人慣性空間軌跡跟蹤的魯棒混合自適應控制[J];工程力學;2004年03期

4 周昌令,方曉慶,蘇先樾;HT120點焊機器人柔性臂動力學和強度分析[J];工程力學;2004年05期

5 戈新生;崔瑋;趙秋玲;;剛?cè)嵝择詈蠙C械臂軌跡跟蹤與振動抑制[J];工程力學;2005年06期

6 戈新生;陳立群;劉延柱;;一類多體系統(tǒng)的非完整運動規(guī)劃最優(yōu)控制[J];工程力學;2006年03期

7 杜亮;張鐵;;工業(yè)機器人連續(xù)軌跡位置規(guī)劃算法的研究[J];裝備制造技術(shù);2006年05期

8 郭柏林;胡正義;;基于ADAMS的搬運機械手軌跡規(guī)劃與仿真[J];湖北工業(yè)大學學報;2007年04期

9 蘭朋,陸念力;塔式起重機柔性臂回轉(zhuǎn)制動過程動力分析[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2004年05期

10 李冬寧;趙雁;沈鋮武;劉暢;;一種雙連桿柔性臂動力學模型的研究[J];測控技術(shù);2009年12期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 柴毅;凌睿;;自主移動掘進機器人控制系統(tǒng)研究[A];第25屆中國控制會議論文集（下冊）[C];2006年

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 閻紹澤,黃鐵球,吳德隆,張鐵民,劉又午;柔性機械臂動力學模型與控制策略的綜合評價[J];導彈與航天運載技術(shù);1998年03期

2 岳士崗,余躍慶,白師賢;重載下的柔性機械臂的動力學耦合特性[J];機器人;1996年04期

3 王大龍,陸佑方,陳塑寰,李曉光;雙連桿柔性機械臂的非線性軌跡跟蹤控制[J];吉林工業(yè)大學學報;1996年02期

4 王興松;帶載柔性機械臂固有頻率確定及其減振器設計[J];東南大學學報(自然科學版);1997年05期

5 張鐵民,郭治,劉又午;帶有加速度反饋的柔性機械臂振動控制[J];中國機械工程;1998年09期

6 田彥濤，尹朝萬，王殿方，王大龍;柔性機械臂運動軌跡的魯棒自適應控制[J];機器人;1995年05期

7 畢士華，黃文虎，邵成勛;帶滑移／轉(zhuǎn)動鎮(zhèn)的柔性機械臂的動力響應和特性分析[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;1994年02期

8 張鐵民,李成元;帶有反饋控制的柔性機械臂動態(tài)研究與振動控制[J];機械工程學報;2000年03期

9 張鐵民,李貴濤,梁莉;帶有加速度反饋的柔性機械臂開關變結(jié)構(gòu)控制[J];機械工程學報;2002年03期

10 李光,Amir Khajepour;基于滑模技術(shù)的單桿柔性機械臂的調(diào)節(jié)控制[J];株洲工學院學報;2003年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 范紀華;章定國;;柔性機械臂系統(tǒng)動力學離散方法的研究[A];第七屆全國多體系統(tǒng)動力學暨第二屆全國航天動力學與控制學術(shù)會議會議論文集[C];2011年

2 王國利;;柔性機械臂內(nèi)動力學因果與反因果的對分研究[A];面向21世紀的科技進步與社會經(jīng)濟發(fā)展（上冊）[C];1999年

3 王國利;;柔性機械臂的正則化軌跡規(guī)劃方法[A];1996年中國智能自動化學術(shù)會議論文集（下冊）[C];1996年

4 郎英彤;鄒建奇;張憲濱;錢坤;;柔性機械臂逆運動學分析中各種算法的研究現(xiàn)狀[A];第20屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2011年

5 蔡國平;;柔性機械臂主動控制中的時滯問題[A];中國力學學會學術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

6 李迅;劉新建;馬宏緒;張彭;;單柔性機械臂變結(jié)構(gòu)控制[A];1997中國控制與決策學術(shù)年會論文集[C];1997年

7 袁野;田彥濤;李大芃;;柔性機械臂運動軌跡的自適應神經(jīng)元控制器[A];1995年中國智能自動化學術(shù)會議暨智能自動化專業(yè)委員會成立大會論文集（下冊）[C];1995年

8 郝長中;陶澤;;二桿柔性臂主動振動控制的研究[A];全面建設小康社會：中國科技工作者的歷史責任——中國科協(xié)2003年學術(shù)年會論文集（上）[C];2003年

9 滕悠優(yōu);蔡國平;;柔性機械臂的非線性主動控制[A];第十一屆全國非線性振動學術(shù)會議暨第八屆全國非線性動力學和運動穩(wěn)定性學術(shù)會議論文集[C];2007年

10 張國琪;丁建釗;吳宏鑫;;基于特征模型的柔性機械臂自適應補償控制[A];2007年中國智能自動化會議論文集[C];2007年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張慶;組合柔性機械臂動力學特性與振動抑制性能的研究[D];南京理工大學;2010年

2 徐彥;液壓柔性機械臂動力學建模與控制研究[D];東北大學;2008年

3 李光;液壓柔性臂的動力學及控制研究[D];中南大學;2003年

4 屠立;柔性機械臂集成建模與結(jié)構(gòu)控制優(yōu)化設計技術(shù)[D];浙江大學;2009年

5 陳思佳;剛—柔耦合問題與空間多桿柔性機械臂的動力學建模理論研究[D];南京理工大學;2012年

6 田強;基于絕對節(jié)點坐標方法的柔性多體系統(tǒng)動力學研究與應用[D];華中科技大學;2009年

7 陳龍祥;結(jié)構(gòu)振動的時滯反饋控制及其實驗研究[D];上海交通大學;2009年

8 徐亞蘭;壓電柔性結(jié)構(gòu)的建模、參數(shù)辨識與振動主動控制[D];西安電子科技大學;2006年

9 曹小濤;基于分布參數(shù)模型的柔性臂系統(tǒng)控制方法研究[D];吉林大學;2008年

10 于影;艦船航行縱向補給對接技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李興修;柔性機械臂的振動控制研究[D];東北大學;2010年

2 姜丹;外空間環(huán)境中的柔性機械臂的非線性振動研究[D];東北大學;2010年

3 洪蕓蕓;壓電柔性機械臂振動控制及實驗研究[D];華東交通大學;2013年

4 于慧;復雜構(gòu)形柔性機械臂多維振動特性分析[D];山東大學;2014年

5 樊猛;柔性機械臂路徑優(yōu)化及控制[D];西安電子科技大學;2010年

6 楊康華;柔性機械臂的振動控制與實驗研究[D];北京郵電大學;2011年

7 俞愛蘭;柔性機械臂振動控制及優(yōu)化研究[D];華東交通大學;2011年

8 陳澤塔;柔性機械臂的建模與控制研究[D];西安電子科技大學;2012年

9 王雪葵;柔性臂的動力學模型與控制的研究[D];東北大學;2011年

10 姚威;空間大負載柔性機械臂軌跡跟蹤策略研究[D];北京郵電大學;2013年

  本文關鍵詞：基于奇異攝動的車載液壓柔性機械臂系統(tǒng)控制方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：194266