隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對工業(yè)機(jī)械臂的要求也越來越高,但是常用的剛性機(jī)械臂自重較大,運(yùn)動(dòng)不夠靈活,難以適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)上的需求。相比之下運(yùn)動(dòng)更加靈活的柔性機(jī)械臂吸引了更多關(guān)注。相對于剛性機(jī)械臂,柔性臂具有驅(qū)動(dòng)能耗低、載荷自重比大等特點(diǎn)。但是由于柔性的引入,使得動(dòng)力學(xué)特性更為復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)其高精度的跟蹤控制更為困難。因此一直是機(jī)器人學(xué)中的熱點(diǎn)問題。柔性機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)柔性主要存在兩個(gè)方面,即關(guān)節(jié)柔性和連桿柔性兩部分。因此本文首先分別進(jìn)行柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模研究和柔性連桿機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)建模研究,并分別提出控制算法對其進(jìn)行控制,最后綜合考慮關(guān)節(jié)柔性和連桿柔性對機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)特性的影響,提出相應(yīng)的控制方法。通過計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)物仿真,驗(yàn)證了所提算法的有效性。針對柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),采用電壓控制法取代常用的力矩控制法,以關(guān)節(jié)處電機(jī)的電壓作為整個(gè)柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂系統(tǒng)的控制輸入,機(jī)械臂連桿的轉(zhuǎn)角值作為系統(tǒng)輸出,對柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂的軌跡進(jìn)行跟蹤。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論設(shè)計(jì)控制器,可在機(jī)械臂本體參數(shù)未知的情況下對機(jī)械臂進(jìn)行控制。其次,針對柔性連桿機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),以假設(shè)模態(tài)法描述臂桿的彈性振動(dòng),通過重定義系統(tǒng)輸出解決了系...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 柔性機(jī)械臂研究的背景與意義
    1.2 柔性機(jī)械臂的應(yīng)用與發(fā)展趨勢
        1.2.1 柔性機(jī)械臂的應(yīng)用
        1.2.2 柔性機(jī)械臂的發(fā)展趨勢
    1.3 柔性機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)建模方法
        1.3.1 柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂建模研究現(xiàn)狀
        1.3.2 柔性連桿機(jī)械臂建模研究現(xiàn)狀
    1.4 智能算法在柔性機(jī)械臂主動(dòng)控制中的應(yīng)用
        1.4.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及應(yīng)用
        1.4.2 遺傳算法在柔性機(jī)械臂控制中的應(yīng)用
    1.5 其它控制方法的應(yīng)用
    1.6 本文研究內(nèi)容
第二章 柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂的控制研究
    2.1 控制難點(diǎn)及解決方法
    2.2 電壓控制法的發(fā)展與應(yīng)用
    2.3 柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂的建模
    2.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計(jì)
    2.5 仿真分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 柔性連桿機(jī)械臂的控制研究
    3.1 柔性連桿機(jī)械臂的控制難點(diǎn)
    3.2 柔性連桿機(jī)械臂的建模
        3.2.1 動(dòng)力學(xué)建模
        3.2.2 假設(shè)模態(tài)法
        3.2.3 動(dòng)力學(xué)方程
    3.3 輸入輸出控制器的設(shè)計(jì)
    3.4 基于非線性狀態(tài)觀測器的控制
        3.4.1 非線性狀態(tài)觀測器的必要性
        3.4.2 非線性狀態(tài)觀測器的設(shè)計(jì)
    3.5 遺傳算法調(diào)節(jié)參數(shù)
        3.5.1 遺傳算法簡介
        3.5.2 遺傳算法計(jì)算步驟
    3.6 仿真實(shí)例
    3.7 本章小結(jié)
第四章 關(guān)節(jié)及連桿均存柔性的機(jī)械臂的控制研究
    4.1 控制難點(diǎn)及解決方案
    4.2 奇異攝動(dòng)控制法的簡介
    4.3 關(guān)節(jié)及連桿均存柔性的機(jī)械臂的建模
        4.3.1 基于拉格朗日動(dòng)力學(xué)的機(jī)械臂的建模
        4.3.2 基于奇異攝動(dòng)法的機(jī)械臂的建模
    4.4 控制器設(shè)計(jì)
    4.5 仿真分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析
    5.1 實(shí)驗(yàn)平臺的基本結(jié)構(gòu)及功能
    5.2 實(shí)驗(yàn)平臺的搭建
        5.2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.2.2 伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
        5.2.3 實(shí)驗(yàn)平臺控制軟件
    5.3 實(shí)驗(yàn)仿真與分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參與的科研項(xiàng)目
致謝



本文編號：3860004