车载液压柔性机械臂的轨迹跟踪及振动抑制方法研究

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cyt200388
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在科技日新月异的今天,机械臂技术得到了空前的发展,而车载机械臂作为工业机械臂中的一种,也备受青睐。其作为一种高效、平稳、安全的转载机械,广泛应用在各个工程领域。而对车载机械臂的需求增加的同时,对其性能的要求也逐渐增加,所以,对车载机械臂的研究具有很重要的实用意义。本文主要针对车载液压柔性机械臂的轨迹跟踪和振动抑制进行研究:首先将系统分成机械臂系统和液压伺服系统两个子系统;由于第三个连杆是柔性连杆,采用假设模态法和Lagrange原理建立起机械臂系统的动力学模型;根据液伺服系统的原理建立液压缸的动力学模型;最后通过两个子系统的Jacobin矩阵建立起整个系统的完备动力学模型。其次,基于车载液压柔性机械臂的完备动力学模型,针对车载液压柔性机械臂的关节轨迹跟踪和振动问题,提出一种基于积分滑模变结构的控制器,通过Lyapunov稳定性原理,证明系统是渐近稳定的;并且所提算法中存在初始状态变量的积分项可以削弱抖振,减小稳态误差。最后,用饱和函数代替符号函数解决抖振问题,但是饱和函数并非连续函数抑制抖振效果不如双曲正切函数代替符号函数,分别采用饱和函数与双曲正切函数代替符号函数抑制抖振进行实验对比,仿真验证所设计的控制器是有效的。再次,考虑系统中存在的不确定性、未建模动态以及外部干扰,基于系统完备的动力学模型,设计一种基于改进指数趋近律滑模控制器。选取抑制振动效果较好的二阶滑模面作为系统的切换面,同时对一般的指数趋近律进行改进,这样不仅可以提高趋近速度,也可以解决高频抖振问题。针对机械臂末端采用不同的负载进行仿真对比,结果表明系统的关节轨迹跟踪及抖振抑制的效果良好,也可以有效的抑制抖振。同时,将未改进的指数趋近律和改进的指数趋近律关于控制输入电流的仿真对比,改进的指数趋近律可以更加有效的抑制抖振,所提控制方法的有效性得到了验证。最后,对全文的研究内容进行总结并对未来的研究内容进行展望。
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