● 摘要
柔性多体系统动力学作为当今世界力学研究热点问题,有着它广阔的发展前景。作为一门交叉和综合学科,虽然经过几十年的发展,但该领域依然有许多有待解决的问题。随着现代航天技术和机器人技术的不断发展,柔性机械臂的应用研究已经受到了广泛的关注。本文论文的主要工作就是从双连杆柔性机械臂的动力学建模与主动控制方法的分析研究两方面展开的。本文主要做了以下研究工作:首先介绍了有限段建模方法的基本思想,并通过这种方法建立了双连杆柔性臂的仿真模型,推导出其动力学方程;从智能材料的压电方程出发,对作为控制系统执行机构的作动原理和传感理论进行了详细的分析,得到了压电智能结构中压电片的作动方程和传感方程,并介绍了压电智能梁结构振动的控制模型;介绍了自抗扰控制的发展及其基本原理,并基于自抗扰控制理论(ADRC)进行控制器的分析设计,对系统的振动进行主动控制;最后,应用大型计算软件Matlab和动力学仿真软件Virtual Lab进行联合仿真,将控制前与控制后的结构进行对比,仿真结果显示柔性臂在运动过程中的弹性振动得到了明显的抑制,同时说明了自抗扰控制的可行性和有效性。
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