柔性连杆机构振动控制实验研究

采用压电材料和粘弹性材料分别作为连杆机构振动主动控制和被动控制的材 料,针对一柔性四连杆机构进行了振动主动控制和被动控制的实验研究。实验结果 表明对于这类具有周期性运动特点的柔性机构振动控制而言,被动控制效果优于主 动控制效果。     

柔性机械臂振动控制系统的实验研究

本文为避开柔性机械臂传统建模的繁锁性及精确性的要求，研究柔性机械臂振动的控制规律，对并置式ＰＩＤ控制的柔性机械臂进行了系统的实验研究，包括电机轴驱动力矩和梁末端加速度响应的检测，调整系统的控制增益或运动参数，可实现柔性机械臂振动的有效抑制，通过一系列的实验研究，揭示了柔性臂振动控制规律－力相位制律，为柔性机械臂振动控制及其控制器的设计指明了方向，本实验研究亦可验证理论模型。     

柔性连杆机构振动主被动混合控制研究

首次提出了对柔性连杆机构振动采用主被动混合控制的方法。导出了粘贴压电材料和粘弹性材料的构件的有限元方程,应用常增益微分控制器对柔性机构振动主被动控制方法进行了分析研究。讨论了粘弹性材料层的厚度对控制输入和控制效果的影响,最后对一柔性机构振动响应的控制进行了计算机仿真,证明了本文方法的有效性。     

结构参数对大型射电望远镜舱索并联机构奇异性的影响

与Stewart平台机构相似,大型射电望远镜舱索并联机构存在奇异性问题。在舱索机构开环运动控制模型的基础上,探讨了结构参数对奇异性的影响,找到了通过修改结构参数消除奇异性的方法,给出了设计参数可行域。计算机仿真和模型现场实验证明了设计方法的可行性。     

柔性结构振动控制的初步分析与试验研究

采用智能结构的原理和方法,对压电元件用于柔性结构振动控控制的有关问题进行了初步探讨。对压电驱动器与结构的匹配关系进行了理论分析,对模态传感－驱动器对在柔性悬臂板结构中的布置数量和位置进行了优化设计,并对结构振动进行了控制试验,验证了该方法的有效性。     

基于FWA的柔性机械臂振动抑制轨迹规划

为抑制柔性臂柔性关节的弹性振动,提出一种FWA优化算法结合傅里叶级数的轨迹规划方法。采用Lagrange法建立了柔性机械臂的动力学方程,得到了运动轨迹与残余振动的关系。以傅里叶级数的系数为待优化变量。运用FWA算法,获得待定变量的最优值,使得运动结束后机械臂末端残余振动最小,通过数值仿真验证了这种抑制振动方法是有效的。     

基于模糊PID融合的柔性机械臂振动压电主动控制研究

针对含有压电智能结构的柔性机械臂,提出了基于模糊PID融合控制理论的柔性机械臂振动主动控制方法。搭建了悬臂梁和平面1R、2R柔性机械臂实验装置,并设计了相应的控制系统,通过实验实现了柔性机械臂振动的主动控制,实验结果显示,该方法可以抑制柔性机械臂振动,具有响应快、鲁棒性好等特点,且该方法不依赖于柔性机械臂动力学模型,算法简单,实时性好。     

基于DSP的柔性结构振动控制系统

本文阐述了神经网络振动控制的基本原理,导出了控制算法,描述了控制系统构成,重点介绍了以ＰＣ４８６和ＴＭＳ３２０Ｃ２５ＤＳＰ组成的主从式系统硬软件设计。     

柔性空间机械臂振动抑制的模糊终端滑模控制

针对载体位置不受控、姿态受控的情况,提出了柔性空间机械臂振动抑制的模糊终端滑模控制方案。利用假设模态法、系统动量守恒关系及拉格朗日方法,导出了柔性空间机械臂的系统动力学方程。为解决柔性空间机械臂轨迹跟踪控制及振动抑制问题,运用奇异摄动法将系统分解为慢变、快变两个子系统并分别设计了控制器。慢变子系统采用具有较强鲁棒性的模糊终端滑模控制方案,快变子系统则采用基于降阶状态观测器的线性二次型最优控制器(linear quadratic regulator,简称LQR)。数值模拟结果表明,本文的控制方案不仅保证了柔性空间机械臂载体姿态及机械臂各关节铰跟踪误差在有限时间内的收敛性,而且还大大地降低了滑模控制所固有的抖振,并对柔性臂的振动具有良好的抑制效果。     

柔性结构复合振动的向量控制及实验研究

针对柔性结构复合振动主动控制问题 ,提出了一种向量控制方法。该方法能将复合振动每一频率成分的幅值与相位分开辨识 ,独立控制 ;在控制作用的同时 ,辨识结构的响应向量值 ,当振动幅值变化时 ,实现跟踪控制。同时 ,对薄壁铝合金筒的复合振动向量控制进行了实验研究 ,实验结果表明 ,该方法具有时域和频域控制方法的优点 ,收敛速度快 ,控制精度高 ,振动抑制比达到 90 %以上。     

缓慢运动索振动主动控制研究

对应用于大射电望远镜中的索振动问题进行了研究,建立了索振动的微分方程,进而由Hamilton原理求出了抑制索振动的优化控制力并利用支承轴向移动对索自由振动实施主动控制,减小了拖动馈源舱柔索的振动幅度,对所提方法通过数值计算加以说明。     

一种3自由度并联柔索驱动柔性操作臂的建模与控制

以一种3自由度并联柔索驱动机器人为研究对象,研究这种并联柔性系统的控制规律。考虑到运动描述的唯一性及易测性,取约束关节的位置作为广义关节变量,用以描述操作臂的运动状态。在此基础上分析了操作臂的运动学和静力学关系,建立了并联柔性系统的动力学模型。然后,以轨迹控制为目标,分别基于刚性模型和柔性模型设计控制器,并对系统的性能进行分析和仿真。结果表明:基于刚性模型控制器的性能较差,而基于柔性模型的奇异摄动方法则可以获得较好的控制效果。     

并联机构实轴伺服电机的振动抑制

分析了Turbo PMAC运动控制器的超前观测功能,将其应用于并联机构实轴电机的振动抑制.在PRS-XY混联加工平台上进行的实验证明,在使用Turbo PMAC运动学功能进行并联机构控制时,利用其超前观测功能,能有效地抑制电机振动.研究证明,Turbo PMAC的超前观测功能实质上是一种变插补周期的控制方式,不依赖于具体机构的运动学模型.     

6自由度索并联机构的振动特性

6自由度索并联机构可以实现空间大范围的6自由度运动,在装配、对接和定位等应用中具有较大的优势.针对柔性绳索容易引起系统振动的特点,对6自由度索并联机构的振动特性进行分析.利用Newton-Euler方法建立系统的动力学模型,对动力学方程线性化获得系统的振动方程.在此基础上,得出各阶固有频率的分布情况,并分析一阶固有频率对结构参数的灵敏度特性.通过绳索受力频谱分析试验,获得6自由度索并联机构试验平台的一阶和二阶固有频率.试验结果与理论计算值接近,验证了所提方法的正确性.     

柔性机构弹性振动的主动控制

应用模态控制理论，对柔性机构弹性振动的主动控制问题的原理与策略进行了研究，给出了相应的最优控制规律并对其稳定性进行了讨论。在此基础上研究了由机构弹性位移和速度的测量值估计对应模态信息的方法，在这个方法中还考虑了控制溢出的影响，另外还讨论了将模态控制力转化成实际控制力的有关问题。最后，对一柔性４杆机构轨迹发生器及一两关节柔性机械手的在线振动和残余振动的主动控制进行了计算机仿真。     

修改的预测控制方法在智能结构振动抑制中的应用

在输出预测控制的基础上，提出了一种修改的预测控制算法，即在预测时域内，使系统的控制输入不再保持不变，而是在一定的时域内可以线性改变，这样提高了控制的灵活性和系统的动态性能。将修改的预测控制算法应用于悬臂梁的振动控制。仿真结果表明，基于新的预测控制算法更加有效地抑制了柔性结构的振动。     

空间柔性天线展开臂的半主动振动控制研究

大型柔性天线展开臂结构由于其尺寸大,阻尼和刚度小,其振动呈现明显的低频特性,且很难在短时间内迅速衰减,从而影响天线工作性能。传统的被动控制大都采用阻尼材料,通过增加阻尼的方法来进行控制,这种控制方法对低频柔性结构的控制效果是有限的。因此研究带负载的复合材料柔性展开臂结构的振动抑制问题,提出用压电元件粘贴在展开臂结构表面作为传感器和驱动器,用基于同步开关阻尼技术的自适应半主动振动控制方法控制压电驱动器,从而对展开臂结构实现振动控制。完成了展开臂模型的建立和仿真分析,建立了展开臂结构的开关阻尼半主动控制试验平台,设计并制作了控制电路,针对需要控制的结构一阶弯曲模态进行压电元件的合理布设。对不同激励下的振动进行了展开臂结构的控制试验,试验结果显示该方法对带负载柔性天线展开臂结构的振动具有良好的抑制效果,对于初始位移为100 mm的瞬态激励振动工况,受控系统等效阻尼比由0.6%增加至4.03%;对于稳态振幅为50 mm的稳态振动工况,系统控制后结构端部振动幅值降低至10 mm,稳态振动幅值降低了16.843 dB。在大型柔性结构中具有非常好的应用前景。     

平面3-RRR柔性并联机构自激振动智能控制

平面3-RRR柔性并联机构的闭链耦合约束作用导致其奇异性复杂,而机构在逆向雅可比奇异位形附近易发生自激振动,严重影响机构的精度并对其结构造成破坏。为了让并联机构重新恢复正常工作,设计振动主动控制算法对自激振动进行抑制。首先,建立了机构的逆向运动学模型,并基于速度雅可比矩阵获得并联机构的奇异判定条件;其次,在完成自激振动产生机理分析的基础上,对振动加速度信号进行了滤波和移相处理;然后,结合加速度反馈与位置误差补偿,设计了模糊神经网络非线性控制器、反向传播（back propagation,简称BP）神经网络自抗扰控制器;最后,通过振动主动控制实验,验证了2种智能控制算法的有效性。实验结果表明,所设计的2种控制算法能够在保障并联机构位置精度的条件下,对自激振动进行快速且有效的抑制。     

智能材料结构的振动抑制

目前热门研究的智能材料结构是将材料构件与传感元件，致动元件结合成一个整体。传感元件作为信号传输与神经系统，使复合材料具有视觉和神经系统，致动件作为局部或整体的致动器完成在役时的自适应功能，形状记忆合金是智能结构最选应用的驱动元件。本文就形记忆合金作为分散致动器埋入或粘贴在结构上，利用其特殊的力学性能和物理性能，改变结构的自振频此，抑制结构振动的研究作了介绍。     

柔性关节机械臂轨迹规划及振动抑制研究

针对工业机器人多自由度复杂机械臂系统,对其建立多刚体运动学模型,仿真验证末端运动轨迹的真确性。在此基础上,对机械臂系统的末端关节进行柔性化处理,添加随机柔性扰动,得到刚柔耦合机械臂较为真实的末端轨迹曲线。提出了基于混沌粒子群优化算法(CPSO)的振动抑制方案,通过CPSO算法对机械臂末端轨迹的插值参数进行优化,定义了柔性末端的振动变形最小的目标函数,并给出了具体的求解步骤。数值仿真结果表明,在满足系统约束条件的情况下,机械臂运行平稳,不存在角速度突变的情况,相比于基本粒子群优化算法,CPSO算法保证了粒子群体的随机性,提高了群体的多样性,且收敛速度较快,不会陷入局部最优,在CPSO优化下的柔性末端轨迹振动明显减小,从而说明CPSO算法能够有效优化轨迹规划参数,减小机械臂柔性末端的振动变形。