醫(yī)用柔性機械臂作為重離子治癌裝置的重要一環(huán),其主要作用是完成患者支撐、擺位以及治療等操作。本文以課題組自主設(shè)計的醫(yī)用柔性機械臂為研究對象,針對小臂臂桿柔性導致機械臂擺位過程中末端所產(chǎn)生的彈性振動問題,考慮末端負載并將其集中質(zhì)量化,通過最優(yōu)輸入整形作為前饋控制,模糊PID作為反饋控制的主動抑振控制算法,建立了基于最優(yōu)輸入整形的模糊PID控制器,使其在擺位過程中達到運動平穩(wěn),定位準確的控制要求,并通過聯(lián)合仿真和實踐應用兩方面驗證所設(shè)計的主動抑振控制器的合理性和有效性。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:（1）針對醫(yī)用柔性機械臂中小臂的結(jié)構(gòu)特點,將其簡化成Euler-Bernoulli梁,采用假設(shè)模態(tài)法對其變形進行描述,并應用拉格朗日方法進行動力學分析,推導出狀態(tài)空間方程,為主動抑振控制器的設(shè)計以及聯(lián)合仿真奠定基礎(chǔ)。同時通過有限元模態(tài)分析與數(shù)值計算的固有頻率進行比較,從而驗證變形描述的正確性。（2）分析PID控制以及模糊控制的優(yōu)缺點,將兩種控制方法進行組合,同時考慮到系統(tǒng)響應慢以及殘余振動的影響,結(jié)合最優(yōu)控制理論提出了最優(yōu)輸入整形控制策略,并在MATLAB/Simulink中搭建相應的控制模塊,進而... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

升降式

升降式結(jié)構(gòu)治療床

接機械臂的反推控制，為后邊動力學問題的解決打下了基矗4、有限段法（FiniteSegmentMethod）有限段法的基礎(chǔ)是多體動力學原理，這個方法的核心是將單桿柔性臂的連續(xù)段分割成為幾個有限段，并以彈簧等形式附加在各個分割節(jié)點上，從而表示桿件的柔性因素。劉旭亮等[13]為了提高所建立模型的準度和精度，采用有限段法，在幾種不同邊界條件下，分別分析了柔性臂前幾階的固有頻率和振型函數(shù)，取得了不錯的效果。通過以上方法對機械臂變形描述后，我們就可以建立柔性機械臂的動力學方程。常見的柔性機械臂動力學建模方法[14]如圖1.1所示。圖1.1柔性機械臂動力學建模方法

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于TwinCAT的機器人控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 張煒岸.武漢紡織大學 2019
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[7]基于模糊PID控制的懸臂梁振動控制研究[D]. 趙亮.蘭州理工大學 2016
[8]基于奇異攝動法的柔性機械臂振動控制研究[D]. 張征鵬.中北大學 2016
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本文編號：3118344