摘要：针对柔性机械臂的振动问题 ,采用压电智能结构作为敏感器和驱动器进行主动控制 .首先建立柔性机械臂的实验装置 ,其次对设计的柔性机械臂系统进行辨识研究 ,得到系统的前二阶模态频率 ,再次采用PD控制和PPF控制算法对柔性机械臂进行主动振动控制 .实验结果表明 ,采用压电智能结构可以抑制柔性机械臂的振动 ,效果明显 .

摘要：为解决振动主动控制系统中接触式测量影响结构特性以及PID控制参数整定不理想的问题,提出利用机器视觉技术测量结构振动,并结合人工鱼群算法优化的PID进行振动控制。首先,选择刚柔双关节机械臂作为研究对象,搭建实验平台并设计正交试验,探究刚柔耦合机械臂振动情况,并确定振动控制中电机参数的设置;其次,利用CCD相机采集机械臂末端标记点振动图像,并处理得到振动位移,将其作为控制系统输入;最后,选择人工鱼群算法对PID控制器参数进行优化,控制器输出信号经输出卡转化为控制电压,再经功率放大器放大,驱动压电作动片实现振动控制。实验结果表明,相较于传统参数整定PID平均44.06%的控制效果,优化后的PID算法平均控制效果可达到57.54%,验证了基于视觉测振的优化PID控制系统的可行性和优越性。

摘要：在满足柔性机械臂系统可靠性前提下,为了节省制造用料,提出了智能极值响应与分阶层粒子群算法相结合的优化设计方法。BP神经网络与极值响应面相结合的智能极值响应面,可以有效计算机械系统可靠性;给出了优化量灵敏度计算方法,选择连杆横截面长与宽作为优化量;建立了连杆可靠性优化设计模型;采用了分阶层粒子群算法解算此优化模型,结果显示,二次项极值面法优化后横截面积减小了0.21%,而智能极值面法优化后减少了2.5%;与传统粒子群算法相比,分阶层粒子群算法优化的连杆横截面积更小。

摘要：针对链式反馈受控多体系统,建立了反馈控制的通用处理方法,构造了相应的控制元件,建立了受控多体系统离散时间传递矩阵法。该方法无需建立系统总体动力学方程,计算速度快、建模灵活,相比于其他动力学方法更利于对复杂受控多体系统的动态设计和实时控制。采用PD控制和基于压电激励器的模态速度反馈控制,分别建立了柔性机械臂系统相应的传递矩阵,应用文中方法实现了对柔性机械臂轨迹跟踪和振动主动控制,仿真结果表明了该方法的有效性。

摘要：将Lagrange方程和假设模态法相结合建立了考虑关节处摩擦的双连杆柔性机械臂的动力学模型。考虑随机因素的影响,将随机因子法的处理方式引入随机响应面法中,提出一种处理多输入随机参数的双连杆柔性机械臂系统可靠性分析方法,并分别建立了系统强度、刚度和运动功能的功能函数。通过算例验证了该文模型和方法的合理性和可行性,同时预测了系统的可靠度。研究结果表明,同可靠性分析的Monte-Carlo法相比,该方法对双连杆柔性机械臂的可靠性分析具有良好的精度和效率,在取相同变异系数的情况下,几何参数对系统可靠度的影响较大。

摘要：空间机器人和大型柔性空间结构在航天器调姿、变轨、外部扰动的情况下将引起振动问题,其低频大幅值振动将持续很长时间,这将影响航天器系统的稳定性和控制精度。为了快速抑制低频大幅值振动及残余振动,提出采用复合可控反作用力幅值的喷气式驱动和压电陶瓷驱动方案进行振动控制。进行基于复合控制的柔性臂系统动力学建模并给出控制算法。设计并建立柔性机械臂试验平台,构建气动驱动控制回路及压电驱动控制回路。进行基于压电陶瓷驱动器、喷气式驱动器及复合喷气和压电驱动器的柔性臂大幅值低频模态振动控制的几种方法试验比较研究。试验结果表明,采用的控制方案和方法既可以快速地抑制柔性机械臂统的低频大幅值振动,又明显地同时抑制高频和低频小幅值残余振动。

摘要：本文针对轴向不伸长的Euler-Bernouli梁模型,采用假设模态法,对带有末端荷载的柔性机械臂,推导出考虑动力刚化影响的柔性机械臂有限维一致线性化动力模型.通过极点配置技术设计滑模超曲面参数,采用滑模变结构控制方法,实现关节转角的运动轨迹控制.采用LQR方法设计弹性模态稳态器,抑制由于刚体运动而激发的弹性振动.文中最后针对一单杆柔性机械臂进行了计算机仿真,验证了本文所提出的控制策略的有效性.

摘要：针对传统机械臂在水下特殊环境中柔性不能满足应用需求的问题,在分析章鱼腕生物学肌肉组织结构的基础上,设计形状记忆合金(SMA)丝驱动的柔性机械臂.建立柔性机械臂的力学模型、SMA丝的热力学模型和本构模型.通过实验研究不同驱动电压和脉宽调制(PWM)方波的占空比对SMA丝电阻和柔性机械臂弯曲角度的影响.实验结果表明,柔性机械臂能够实现连续的柔性弯曲运动,最大弯曲角度为60°,驱动电压、PWM占空比、SMA电阻和柔性机械臂弯曲角度关系的实验结果与理论分析结果吻合较好.

摘要：针对柔性机械臂结构振动控制中可能出现的压电器件故障问题,以提高系统可靠性和稳定性为主要研究目标,提出了一种集小波神经网络与取代控制技术相结合的容错控制方法.首先设计了3种粘贴不同故障压电片的机械臂结构;然后采用小波包对各种故障压电片进行特征提取,通过径向基函数网络进行特征识别;再根据故障类型,选用硬件取代控制或基于一种新型非线性滑模观测器的软件取代控制;最后通过NI CRIO平台进行的容错控制实验结果表明,传感器件故障诊断的置信度达到0.9,前两阶振动模态的抑制效果达到10 d B以上.

摘要：在多时间尺度下,研究带有扰动及系统不确定性的柔性机械臂的运动控制问题。由于柔性机械臂具有多时间尺度特性,应用传统方法设计控制器容易导致病态数值问题,基于奇异摄动理论,将柔性机械臂建模为带有奇异摄动参数的奇异摄动系统并将其分解为描述刚体运动和柔性振动的快、慢子系统。慢时间尺度下,考虑外界扰动及参数不确定性对系统影响,设计带有扰动观测器的自适应滑模控制器(慢控制器)实现对柔性机械臂的轨迹跟踪。快时间尺度下,为消除未建模动态及慢时间尺度下振动状态等对控制器设计影响,设计鲁棒滑模控制器(快控制器)实现对柔性振动抑制。最后,利用奇异摄动理论将慢控制器与快控制器组合,实现轨迹跟踪和振动抑制的双重控制目标。实验结果表明该方法鲁棒性强控制效果好。