基于神经网络阻抗控制的飞机清洗臂柔顺控制方法研究

来源 :中国民航大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jojoyks
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随着飞机数量日益增加,对于飞机外表面蒙皮的清洗工作也愈加繁重,且清洗工人在高处进行清洗作业存在着很大的危险隐患。因此,采用自动化清洗是飞机外表面清洗模式的必然趋势。在飞机清洗臂清洗飞机时,为避免破坏飞机机身,需要精准控制清洗臂的位置以及接触力大小,因此提高清洗臂的柔顺性是完成清洗任务的关键。本文针对飞机清洗臂清洗飞机蒙皮过程中的接触力控制问题,以阻抗控制为基础,结合智能控制方法进行了研究,具体包括试验样机搭建,清洗臂动力学参数辨识研究以及清洗臂的智能阻抗控制研究。(1)对飞机表面清洗臂试验样机的结构、硬件及控制系统进行了详细的论述。为提升阻抗控制精度,需对影响动力学的因素进行补偿,利用Lagrange法建立了飞机清洗臂动力学模型,并设计了一种用于清洗臂动力学参数辨识的回归模型。该模型只需获取位置和速度的数据,减少了采集数据的时间。最后,通过实验,证实了所设计清洗臂样机的有效性。并基于此样机,对建立的动力学参数辨识回归模型进行实验验证,实验结果表明了该模型的有效性。(2)针对飞机清洗臂清洗飞机蒙皮过程中的接触力控制问题,设计了基于位置的模糊自适应阻抗控制方法。在阻抗控制的基础上引入自适应控制与模糊控制,解决了传统阻抗控制中,位置跟踪精度不够的问题,提高了位置跟踪的准确性和稳定性。搭建Matlab/Simulink仿真平台,仿真结果表明,该方法可以准确的实现对清洗臂末端的位置控制,提高了清洗臂的跟踪效果。(3)当清洗臂面对刚度突变等环境问题时,无法满足跟踪要求,针对此问题,设计了一种基于递归模糊小波神经网络(RFWNN)的自适应控制方法。该方法将阻抗参数作为一个变量,并利用RFWNN进行估计,降低了计算复杂度,并引入一个稳定系数来保证变阻抗系统的稳定性。针对控制系统中的扰动与饱和问题,采用模糊动态面控制器,消除外部干扰。最后通过仿真,验证了所提方法的有效性。
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