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Adaptive Fuzzy Dynamic Surface Control of Flexible-Joint Robot Systems With Input Saturation 被引量:31
1
作者 Song Ling Huanqing Wang Peter X.Liu 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 EI CSCD 2019年第1期97-107,共11页
In this paper, we propose an adaptive fuzzy dynamic surface control(DSC) scheme for single-link flexible-joint robotic systems with input saturation. A smooth function is utilized with the mean-value theorem to deal w... In this paper, we propose an adaptive fuzzy dynamic surface control(DSC) scheme for single-link flexible-joint robotic systems with input saturation. A smooth function is utilized with the mean-value theorem to deal with the difficulties associated with input saturation. An adaptive DSC design with an auxiliary first-order filter is used to solve the "explosion of complexity"problem. It is proved that all the signals in the closed-loop system are semi-globally uniformly ultimately bounded, and the tracking error eventually converges to a small neighborhood around zero. The main advantage of the proposed method is that only one adaptation parameter needs to be updated,which reduces the computational burden significantly. Simulation results demonstrate the feasibility of the proposed scheme and the comparison results show that the improved DSC method can reduce the computational burden by almost two thirds in comparison with the standard DSC method. 展开更多
关键词 Adaptive fuzzy control dynamic surface control (DSC) flexible-joint (FJ) robots single-link tracking control
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欠驱动柔性机器人动力学建模及仿真 被引量:22
2
作者 陈炜 余跃庆 +1 位作者 张绪平 苏丽颖 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期931-936,共6页
根据欠驱动机器人的结构特点,以柔性多体系统动力学理论为基础,采用便于实时控制的假设模态方法,建立了具有柔性杆件的欠驱动机器人的动力学模型。对动力学模型的求解进行了分析,讨论了被动关节处模态函数各种边界条件的确定。通过对二... 根据欠驱动机器人的结构特点,以柔性多体系统动力学理论为基础,采用便于实时控制的假设模态方法,建立了具有柔性杆件的欠驱动机器人的动力学模型。对动力学模型的求解进行了分析,讨论了被动关节处模态函数各种边界条件的确定。通过对二自由度欠驱动机器人被动关节的位置控制,实现对柔性杆的弹性变形及其变化的仿真分析,所得结果验证了假设模态方法动力学模型的有效性,反映了不同驱动器位置系统的振动特性和对系统振动控制的必要性。 展开更多
关键词 欠驱动 柔性杆 假设模态法 位置控制
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小型反射镜支撑方案的设计与分析 被引量:15
3
作者 付亮亮 何欣 廉凤慧 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期532-534,共3页
从满足空间小型光学遥感器反射镜在复杂的工况下综合面形误差要求的角度出发,介绍了长圆形小型反射镜及其支撑结构材料的选择,讨论了反射镜柔性支撑结构的设计方法,运用CAD/CAE工程分析软件对其进行了分析和优化,应用有限元法优化出了... 从满足空间小型光学遥感器反射镜在复杂的工况下综合面形误差要求的角度出发,介绍了长圆形小型反射镜及其支撑结构材料的选择,讨论了反射镜柔性支撑结构的设计方法,运用CAD/CAE工程分析软件对其进行了分析和优化,应用有限元法优化出了一种合理的反射镜柔性支撑结构。经过动力学试验验证,证明了该结构具有足够的动态特性。 展开更多
关键词 小型反射镜 微晶玻璃 柔性支撑 动态特性
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多连杆柔性关节机器人的神经网络自适应反演控制 被引量:13
4
作者 李成刚 崔文 +2 位作者 尤晶晶 林家庆 谢志红 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1095-1101,共7页
针对模型不精确的多连杆柔性关节机器人的关节运动控制问题,提出一种新的神经网络自适应反演控制算法.该控制算法借鉴单连杆柔性关节机器人的一种神经网络自适应反演算法,在反演过程中,将系统非线性未知项与已知项分开并利用径向基神经... 针对模型不精确的多连杆柔性关节机器人的关节运动控制问题,提出一种新的神经网络自适应反演控制算法.该控制算法借鉴单连杆柔性关节机器人的一种神经网络自适应反演算法,在反演过程中,将系统非线性未知项与已知项分开并利用径向基神经网络在线逼近非线性未知项;对这种单连杆柔性关节机器人的神经网络自适应反演算法进行改进,构造出新的非线性项,并对转子惯性矩阵的估计转化为对转子惯量矩阵对角元素的估计;根据李雅普诺夫函数的稳定性设计出适用于多连杆柔性关节机器人的控制律与参数自适应律,从而实现多连杆柔性关节机器人的关节轨迹跟踪控制.仿真试验结果表明,与一般的比例-微分控制算法相比,该算法具有更好的轨迹跟踪性能.此外,神经网络节点数取值较小时,该算法也能够保证一定的轨迹跟踪精度. 展开更多
关键词 柔性关节 多连杆 神经网络 自适应反演控制 关节运动
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基于柔性生产的生产物流平衡策略研究 被引量:12
5
作者 钱芝网 王晓光 张李 《工业工程与管理》 CSSCI 北大核心 2012年第2期13-20,50,共9页
柔性生产的有效开展需要保持生产物流始终处于平衡状态。研究了柔性生产下如何保持生产物流平衡的策略问题。首先分析了柔性生产下生产物流平衡的内容,然后就如何平衡生产物流进行了深入探讨。研究结果表明,提高生产的负荷率、均衡率和... 柔性生产的有效开展需要保持生产物流始终处于平衡状态。研究了柔性生产下如何保持生产物流平衡的策略问题。首先分析了柔性生产下生产物流平衡的内容,然后就如何平衡生产物流进行了深入探讨。研究结果表明,提高生产的负荷率、均衡率和合同的完成率,这是柔性生产下平衡物流的目的,也是物流平衡的主要内容;而保持生产线平衡、识别瓶颈资源、编制好生产作业计划、设置缓冲环节则是平衡生产物流行之有效的关键手段和策略。 展开更多
关键词 柔性生产 混流生产线 瓶颈资源 生产作业计划 缓冲环节
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Position Control of a Flexible Manipulator Using a New Nonlinear Self-Tuning PID Controller 被引量:10
6
作者 Santanu Kumar Pradhan Bidyadhar Subudhi 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 EI CSCD 2020年第1期136-149,共14页
In this paper, a new nonlinear self-tuning PID controller(NSPIDC) is proposed to control the joint position and link deflection of a flexible-link manipulator(FLM) while it is subjected to carry different payloads. Si... In this paper, a new nonlinear self-tuning PID controller(NSPIDC) is proposed to control the joint position and link deflection of a flexible-link manipulator(FLM) while it is subjected to carry different payloads. Since, payload is a critical parameter of the FLM whose variation greatly influences the controller performance. The proposed controller guarantees stability under change in payload by attenuating the non-modeled higher order dynamics using a new nonlinear autoregressive moving average with exogenous-input(NARMAX) model of the FLM. The parameters of the FLM are identified on-line using recursive least square(RLS) algorithm and using minimum variance control(MVC) laws the control parameters are updated in real-time. This proposed NSPID controller has been implemented in real-time on an experimental set-up. The joint tracking and link deflection performances of the proposed adaptive controller are compared with that of a popular direct adaptive controller(DAC). From the obtained results, it is confirmed that the proposed controller exhibits improved performance over the DAC both in terms of accurate position tracking and quick damping of link deflections when subjected to variable payloads. 展开更多
关键词 flexible-link manipulator position control self-tuning control NARMAX trajectory tracking
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漂浮基柔性空间机器人的鲁棒控制及振动抑制 被引量:10
7
作者 谢立敏 陈力 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期1057-1065,共9页
讨论了漂浮基柔性空间机器人系统的动力学建模、运动控制算法设计以及关节、臂双重柔性振动的分级主动抑制问题.利用系统动量、动量矩守恒关系和拉格朗日-假设模态法对系统进行动力学分析,建立系统动力学方程.基于奇异摄动法,将系统分... 讨论了漂浮基柔性空间机器人系统的动力学建模、运动控制算法设计以及关节、臂双重柔性振动的分级主动抑制问题.利用系统动量、动量矩守恒关系和拉格朗日-假设模态法对系统进行动力学分析,建立系统动力学方程.基于奇异摄动法,将系统分解为表示系统刚性运动部分的慢变子系统,表示由柔性臂引起的系统柔性运动部分的快变子系统1和表示由柔性关节引起的系统柔性运动部分的快变子系统2.针对慢变子系统提出一种鲁棒控制方法来补偿系统参数的不确定性和柔性关节引起的转动误差,实现系统期望运动轨迹的渐近跟踪:针对快变子系统1采用线性二次型最优控制器来抑制由柔性臂引起的系统柔性振动;针对快变子系统2设计了基于机械臂和电机转子的转角速度差值的反馈控制器来抑制由柔性关节引起的系统柔性振动.因此,系统的总控制律为以上3个子系统控制律的综合.最后通过仿真实验证明了所提出的混合控制方法的有效性. 展开更多
关键词 漂浮基空间机器人 柔性关节 柔性臂 奇异摄动 鲁棒
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柔性铰柔性杆机器人动力学建模、仿真和控制 被引量:10
8
作者 方五益 郭晛 +1 位作者 黎亮 章定国 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期965-974,共10页
本文探究了铰柔性对机器人动力学响应和动力学控制的影响.首先,建立由n个柔性铰和n个柔性杆组成的空间机器人模型,运用递推拉格朗日动力学方法,得到柔性机器人系统的刚柔耦合动力学方程.在动力学建模过程中,除了考虑杆件的拉伸变形、弯... 本文探究了铰柔性对机器人动力学响应和动力学控制的影响.首先,建立由n个柔性铰和n个柔性杆组成的空间机器人模型,运用递推拉格朗日动力学方法,得到柔性机器人系统的刚柔耦合动力学方程.在动力学建模过程中,除了考虑杆件的拉伸变形、弯曲变形、扭转变形以及非线性耦合变形对机器人系统动力学行为的影响,还考虑了铰的柔性对机器人动力学响应和控制的影响.其中,柔性铰模型是基于Spong的柔性关节简化模型,将柔性铰看成线性扭转弹簧,不仅考虑了铰阻尼的存在,还考虑了柔性铰的质量效应.其次,编写了空间柔性铰柔性杆机器人仿真程序,研究铰的刚度系数和阻尼系数对系统动力学响应的影响.研究表明:随着柔性铰刚度系数的增大,柔性机器人的动态响应幅值减小,振动频率变大.随着柔性铰阻尼系数的增大,柔性机器人的动态响应幅值减小,振动幅值的衰减速度变快.可通过调节柔性铰的刚度和阻尼来减小柔性铰柔性杆机器人的振动,因此铰阻尼的研究具有重要工程意义.最后,研究了铰柔性在机器人系统动力学控制中的影响.在刚性铰机械臂和柔性铰机械臂完成相同圆周运动时,通过逆动力学方法求解得到两种情况下的关节驱动力矩.研究表明:引入柔性铰会使控制所需的驱动力矩变小,对机器人控制的影响显著. 展开更多
关键词 柔性铰 柔性杆 刚度 阻尼 动力学控制
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基于WNN的全弹性空间机器人自适应非奇异快速终端滑模控制算法 被引量:9
9
作者 付晓东 陈力 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期672-679,共8页
针对基座、关节、臂全弹性空间机器人存在建模误差及外部干扰情况下的运动控制及多重振动抑制问题,提出了基于小波神经网络(WNN)、混合轨迹法的自适应非奇异快速终端滑模复合控制算法。利用假设模态法、质心定理、拉格朗日方程,建立了... 针对基座、关节、臂全弹性空间机器人存在建模误差及外部干扰情况下的运动控制及多重振动抑制问题,提出了基于小波神经网络(WNN)、混合轨迹法的自适应非奇异快速终端滑模复合控制算法。利用假设模态法、质心定理、拉格朗日方程,建立了全弹性空间机器人动力学模型。然后根据奇异摄动理论将模型降维分解成慢、快变子系统,并设计了应用于慢变子系统的自适应非奇异快速终端滑模控制及快变子系统的双重减振线性最优控制构成的复合控制器。慢变控制器采用WNN结构逼近系统建模误差及扰动的上界,控制器参数通过自适应学习算法在线调整。仿真结果表明,复合控制器能将基座、关节、臂的弹性振动分别抑制在±5 mm、±0.1 rad、±1.8 mm等许可范围内,对建模误差及外部干扰具有鲁棒性,且在2 s内实现对期望轨迹的渐进稳定跟踪。 展开更多
关键词 弹性基座 柔性臂 柔性关节 空间机器人 非奇异快速终端滑模控制
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欠驱动柔性机器人的振动可控性分析 被引量:8
10
作者 陈炜 余跃庆 +1 位作者 张绪平 苏丽颖 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期391-398,共8页
欠驱动柔性机器人的可控性分析是对其进行有效控制的关键问题.本文以具有柔性杆的3DOF平面欠驱动机器人为例,分两步分析系统的可控性.首先,忽略杆件的弹性变形,研究欠驱动刚性系统在不同驱动电机位置的状态可控性;然后,考虑柔性因素,... 欠驱动柔性机器人的可控性分析是对其进行有效控制的关键问题.本文以具有柔性杆的3DOF平面欠驱动机器人为例,分两步分析系统的可控性.首先,忽略杆件的弹性变形,研究欠驱动刚性系统在不同驱动电机位置的状态可控性;然后,考虑柔性因素,研究欠驱动柔性系统的结构振动可控性.结果表明振动可控性是随机器人关节位形和驱动电机位置而变化的,并且欠驱动刚性机器人的状态可控性对相应的柔性系统的振动可控性有很重要的影响.最后,将上述研究方法扩展到具有一个被动关节的N自由度平面欠驱动柔性机器人. 展开更多
关键词 欠驱动 柔性杆 振动可控性
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组合柔性机械臂抑振性能的仿真及实验研究 被引量:8
11
作者 张庆 王华坤 张世琪 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期568-573,共6页
为抑制柔性机械臂的低频固有振动,该文提出利用组合结构滞迟阻尼效应来提高柔性机械臂的抑振性能。以单根叠层组合柔性机械臂为对象,通过有限元仿真和实验,对组合柔性机械臂的减振性、结构参数和预压力对其减振性能的影响进行了研究,并... 为抑制柔性机械臂的低频固有振动,该文提出利用组合结构滞迟阻尼效应来提高柔性机械臂的抑振性能。以单根叠层组合柔性机械臂为对象,通过有限元仿真和实验,对组合柔性机械臂的减振性、结构参数和预压力对其减振性能的影响进行了研究,并由仿真实验确定了组合柔性机械臂的动态恢复力曲线。研究结果表明:与实体柔性机械臂相比,组合柔性机械臂的抑振效果显著;确定合适的预紧力和结构尺寸参数可得到最佳的抑振性能;组合柔性机械臂-质量系统的固有频率不是一常量,其大小随振幅的减小而增大;组合层之间的相对刚度对其抑振性能有影响,减小相对刚度可提高其抑振能力。实验证明,该文采用的有限元仿真方法能较准确地反映组合柔性机械臂的动力学性质,可以代替实物实验确定动态恢复力滞迟回线,为组合柔性机械臂动力学建模、减振性设计及运动控制研究提供了有效方法。 展开更多
关键词 柔性机械臂 振动抑制 组合结构
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采用三点定位原理的反射镜支撑结构设计 被引量:9
12
作者 崔永鹏 何欣 张凯 《光学仪器》 2012年第6期56-61,共6页
在选择空间反射镜的支撑形式时,大口径反射镜一般采用柔性支撑结构加背板的支撑结构;小尺寸反射镜采用周边支撑的结构,但支撑结构质量都较大。为了降低反射镜支撑结构质量,通过对三点定位原理的自由度分析,设计了3个柔性铰链结构,通过... 在选择空间反射镜的支撑形式时,大口径反射镜一般采用柔性支撑结构加背板的支撑结构;小尺寸反射镜采用周边支撑的结构,但支撑结构质量都较大。为了降低反射镜支撑结构质量,通过对三点定位原理的自由度分析,设计了3个柔性铰链结构,通过柔性铰链的结构参数分析及有限元分析计算,设计出参数为R=1mm,t=2.5mm的三点柔性铰链,实现400mm口径反射镜的周边支撑,并使支撑反射镜的三个铰链直接与相机机身连接,省略了常规反射镜支撑的背板及边框,大大降低支撑结构质量;且该支撑结构具有较好的动态刚度和力、热环境适应能力。 展开更多
关键词 反射镜 柔性结构 三点定位原理
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Adaptive nonlinear model predictive control design of a flexible-link manipulator with uncertain parameters 被引量:7
13
作者 Fabian Schnelle Peter Eberhard 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第3期529-542,共14页
This paper presents a novel adaptive nonlinear model predictive control design for trajectory tracking of flexible-link manipulators consisting of feedback linearization, linear model predictive control, and unscented... This paper presents a novel adaptive nonlinear model predictive control design for trajectory tracking of flexible-link manipulators consisting of feedback linearization, linear model predictive control, and unscented Kalman filtering. Reducing the nonlinear system to a linear system by feedback linearization simplifies the optimization problem of the model predictive controller significantly, which, however, is no longer linear in the presence of parameter uncertainties and can potentially lead to an undesired dynamical behaviour. An unscented Kalman filter is used to approximate the dynamics of the prediction model by an online parameter estimation, which leads to an adaptation of the optimization problem in each time step and thus to a better prediction and an improved input action. Finally, a detailed fuzzy-arithmetic analysis is performed in order to quantify the effect of the uncertainties on the control structure and to derive robustness assessments. The control structure is applied to a serial manipulator with two flexible links containing uncertain model parameters and acting in three-dimensional space. 展开更多
关键词 Model predictive control Feedback linearization Unscented Kalman filter flexible-link manipulator Fuzzy-arithmetical analysis
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基于铰链结构的机械臂操作柔性负载系统建模与控制 被引量:6
14
作者 张鹏 李元春 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期444-448,共5页
基于铰链结构研究了机械臂协调操作柔性负载系统的动力学建模与控制问题。提出了虚拟连杆的概念,以虚拟连杆为基准运用有限元法与拉格朗日方程建立了柔性负载的运动方程和振动方程,在负载坐标空间建立了系统的动力学模型。针对振动状态... 基于铰链结构研究了机械臂协调操作柔性负载系统的动力学建模与控制问题。提出了虚拟连杆的概念,以虚拟连杆为基准运用有限元法与拉格朗日方程建立了柔性负载的运动方程和振动方程,在负载坐标空间建立了系统的动力学模型。针对振动状态的不可测量性,应用刚性控制规律设计了控制器,给出了一种补偿系统动力学对位置控制影响的方法。仿真结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 自动控制技术 柔性负载 虚拟连杆 动力学建模 机械臂
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柔性空间机械臂的自适应H∞容错抑振混合控制 被引量:8
15
作者 雷荣华 陈力 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期472-482,共11页
针对关节执行器存在部分失效(PLCE)故障的漂浮基柔性空间机械臂系统,提出一种自适应H∞容错抑振混合控制算法。结合拉格朗日法与弹性振动理论推导出了系统的动力学微分方程,并截取反映柔性臂杆主振型的前两阶模态作振动分析。根据奇异... 针对关节执行器存在部分失效(PLCE)故障的漂浮基柔性空间机械臂系统,提出一种自适应H∞容错抑振混合控制算法。结合拉格朗日法与弹性振动理论推导出了系统的动力学微分方程,并截取反映柔性臂杆主振型的前两阶模态作振动分析。根据奇异摄动原理对系统进行降维,并将其分解为一个刻画刚性臂杆轨迹跟踪的慢变子系统与一个刻画柔性臂杆模态振动的快变子系统;由此设计了由慢变子系统的自适应H∞容错控制器及快变子系统的线性最优减振控制器组成混合控制器。与传统容错控制器相比,所设计的自适应H∞容错控制器具有无需获取故障先验知识的优点。对比仿真结果表明:慢变子系统的容错控制器对于PLCE型关节执行器故障具备较强的鲁棒性,快变子系统的线性最优减振控制器能够将柔性臂杆的振动模态调节至较低水平,从而校验了理论分析的正确性与混合控制策略的有效性。 展开更多
关键词 关节执行器故障 柔性杆 空间机械臂 容错控制 振动抑制
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计及关节及杆柔性的空间机械臂抓取控制 被引量:7
16
作者 张元 赵志刚 +1 位作者 李娜 魏承 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期210-215,共6页
针对考虑关节及杆柔性的空间机械臂动力学与抓取控制问题,以三连杆柔性机械臂为研究对象,考虑臂杆的横向弯曲变形、纵向拉伸变形及由于横向变形引起的轴向收缩的二阶耦合量等,并通过引用转子扭簧模型来考虑柔性关节的影响,应用Lagrange... 针对考虑关节及杆柔性的空间机械臂动力学与抓取控制问题,以三连杆柔性机械臂为研究对象,考虑臂杆的横向弯曲变形、纵向拉伸变形及由于横向变形引起的轴向收缩的二阶耦合量等,并通过引用转子扭簧模型来考虑柔性关节的影响,应用Lagrange方程和假设模态法建立动力学模型。引入"动态抓取域"来描述机械臂的抓取过程,采用关节主动阻尼控制来抑制抓取过程中的碰撞激振力,分析了匀速抓取和加速抓取两种策略的机械臂柔性关节的变形特性。仿真结果表明:关节柔性减小了整体碰撞力,在碰撞过程中起到一定的缓冲作用;加速抓取控制下比匀速抓取控制下的关节变形小,前者整体优于后者。 展开更多
关键词 空间机械臂 动力学模型 柔性关节 柔性杆 抓取控制
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双柔性空间机械臂动力学建模与控制 被引量:6
17
作者 杨永泰 荣吉利 +2 位作者 李健 刘宾 胡成威 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1003-1008,共6页
大多数研究者在空间机械臂动力学建模时,只考虑了关节柔性或者臂杆柔性,并且通常采用假设模态法对臂杆的变形进行描述,但该方法仅适用于小变形情况。基于这种情况,采用自然坐标法对柔性关节进行建模和绝对节点坐标法对柔性臂杆进行建模... 大多数研究者在空间机械臂动力学建模时,只考虑了关节柔性或者臂杆柔性,并且通常采用假设模态法对臂杆的变形进行描述,但该方法仅适用于小变形情况。基于这种情况,采用自然坐标法对柔性关节进行建模和绝对节点坐标法对柔性臂杆进行建模,得到了既包含关节柔性又包含臂杆柔性的空间机械臂动力学方程,并能精确地描述臂杆的小变形以及大变形。利用5次多项式对关节轨迹进行规划,通过逆动力学得到关节的前馈驱动力矩;采用PID控制策略,作为反馈输入。在二连杆柔性关节柔性杆机械臂上进行数值仿真。仿真结果表明:该控制策略在实现关节轨迹跟踪控制的同时,也能有效减弱机械臂的振动。 展开更多
关键词 航空航天科学技术基础学科 空间机械臂 柔性关节 柔性杆 自然坐标法 绝对节点坐标法 轨迹跟踪
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漂浮基柔性关节-柔性臂空间机器人运动非线性滑模控制及双重弹性振动主动抑制 被引量:5
18
作者 谢立敏 陈力 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第19期2657-2663,共7页
讨论了漂浮基柔性关节-柔性臂空间机器人系统的动力学建模过程、运动控制律设计及关节和臂双重弹性振动的抑制问题。利用动量、动量矩守恒关系和拉格朗日-假设模态法对系统进行动力学分析,并建立系统动力学方程。基于奇异摄动法,将系统... 讨论了漂浮基柔性关节-柔性臂空间机器人系统的动力学建模过程、运动控制律设计及关节和臂双重弹性振动的抑制问题。利用动量、动量矩守恒关系和拉格朗日-假设模态法对系统进行动力学分析,并建立系统动力学方程。基于奇异摄动法,将系统分解为三个相互独立的子系统:仅表示系统刚性运动的"刚性关节-刚性臂"慢变子系统、仅表示柔性关节引起的系统弹性振动的"柔性关节-刚性臂"快变子系统和仅表示柔性臂引起的系统弹性振动的"刚性关节-柔性臂"快变子系统。分别针对三个子系统设计适当的控制律,其中非线性滑模控制方法用来实现空间机器人期望运动轨迹的渐近跟踪,速度差值反馈控制器用来抑制柔性关节引起的系统弹性振动,线性二次型最优控制器用来抑制柔性臂引起的系统弹性振动。因此,系统的总控制律为三个子系统的控制律组成的混合控制律。仿真实验证明所提出的混合控制律能够保证系统的控制精度,且能够有效地抑制柔性关节和柔性臂引起的系统弹性振动。 展开更多
关键词 漂浮基空间机器人 柔性关节 柔性臂 奇异摄动 滑模
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Dynamic analysis of multi-link spatial flexible manipulator arms with dynamic stiffening effects 被引量:1
19
作者 Sijia Chen Dingguo Zhang Jun Liu 《Theoretical & Applied Mechanics Letters》 2012年第6期25-30,共6页
The dynamics for multi-link spatial flexible manipulator arms is investigated. The system considered here is an N-flexible-link manipulator driven by N DC-motors through N revolute flexiblejoints. The flexibility of e... The dynamics for multi-link spatial flexible manipulator arms is investigated. The system considered here is an N-flexible-link manipulator driven by N DC-motors through N revolute flexiblejoints. The flexibility of each flexible joint is modeled as a linearly elastic torsional spring, and the mass of the joint is also considered. For the flexibility of the link, all of the stretching deformation, bending deformation and the torsional deformation are included. The complete governing equations of motion of the system are derived via the Lagrange equations. The nonlinear description of the deformation field of the flexible link is adopted in the dynamic modeling, and thus the dynamic stiffening effects are captured. Based on this model, a general-purpose software package for dynamic simulation of multi-link spatial flexible manipulator arms is developed. Several illustrative examples are given to validate the algorithm presented in this paper and to indicate that not only dynamic stiffening effects but also the flexibility of the structure has significant influence on the dynamic performance of the manipulator. 展开更多
关键词 flexible manipulator arm MULTI-link flexible joint flexible link dynamic stiffening
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Vibration Reduction of Open-chain Flexible Manipulators by Optimizing Independent Motions of Branch Links 被引量:4
20
作者 边宇枢 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2008年第1期79-85,共7页
In order to suppress vibration in flexible manipulators, a new type of manipulator mechanism with controllable local degrees of freedom is proposed. This mechanism consists of a main chain and some branch links. The m... In order to suppress vibration in flexible manipulators, a new type of manipulator mechanism with controllable local degrees of freedom is proposed. This mechanism consists of a main chain and some branch links. The main chain is of a flexible open-chain configuration with an end-effector installed at its tip, and the rigid branch links are able to perform active movements. It is proved by kinematics and dynamic analysis that, the branch links bear no direct kinematic relation to the main chain, but their independent motions can strongly affect the dynamic behavior and performance of the flexible manipulator. Then comes a new idea of suppressing vibration, in which independent motions of the branch links are used to suppress the undesired vibration of the flexible main chain through dynamic coupling. On this basis, an optimal method for reducing vibration of flexible manipulators is proposed. Finally, the effectiveness of this method is verified by numerical simulations. 展开更多
关键词 flexible manipulator vibration local degree of freedom branch link
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