基于磁流变原理的柔性机械臂抑振技术研究

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1、密级：保密期限硕士学位论文题目：基于磁流变原理的柔性机械臂抑振技术研究学号：姓名：张宜驰专业：机械工稈导师：孙汉旭学院：自动化学院年月曰中国北京密级：保密期限：卹耄大擎硕士学位论文题目：基于磁流变原理的柔性机械铕抑振技术研究学号：姓名：张宜驰专业：机械工涯导师：孙汉旭学院：自动化学年月日独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育

2、机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：？日期：讀关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密

3、的学位论文在解密后遵守此规定）本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名：祆唷日期讀奶导师签名：日期：基于磁流变原理的柔性机械臂抑振技术研究摘要目前的航天任务成本昂贵、风险较高，航天器发射后不能正确入轨或出现故障将导致巨大的损失。在轨服务技术，既能保证航天器的正常运行，又能减少航天器故障或失效造成的损失，具有巨大的研宄价值和应用前景。在轨服务技术涉及柔性机械臂与非合作目标的接触问题。接触目标瞬间，柔性机械臂会受到非合作目标的冲击碰撞力，瞬时碰撞造成空间柔性机械臂基座扰动、产生振动、任务失败。针对这一问题，本

4、论文研究了面向在轨服务的空间柔性机械臂振动控制技术，将磁流变阻尼器引入空间柔性机械臂关节结构中，根据凯恩方法建立关节自由度漂浮基柔性机械臂的普适动力学方程，并设计了多自由度分布可控阻尼的空间柔性机械臂抑振方法。本论文的研宄内容来源于国家自然科学基金资助项目（、中央高校基本科研业务费专项资金项目（，具体工作如下：首先，建立了关节自由度具有可控阻尼单元的漂浮基柔性机械臂动力学模型。为实现振动控制，在柔性机械臂关节处引入由磁流变阻尼器和缓冲器组成的可控阻尼单元，将漂浮基座视为一段拓展机械臂杆，并将柔性机械臂离散为由弹簧

5、和阻尼连接的多刚体段，利用凯恩方法进行运动学和动力学分析，得到空间柔性机械臂的动力学方程。分别利用与软件进行建模，通过对比仿真曲线，验证了所建立的柔性机械臂动力学模型的有效性。其次，基于磁流变原理，研究了磁流变阻尼器的神经网络正逆模型建模、控制方法。针对磁流变阻尼器输出阻尼的非线性及磁滞特性，利用神经网络对复杂模型的辨识能力，对网络拓扑结构、传输函数、性能函数、训练算法进行研宄，分别建立了磁流变阻尼器神经网络正逆模型，通过逆正模型串联，实现了对磁流变阻尼器的精确控制。进一步，基于和软件平台进行联合仿真，验证了方案

6、。最后，基于控制目标，使用微粒群优化算法，设计了多自由度、分布可控阻尼空间柔性机械臂振动控制策略。以所有关节的振动位移最小为准则，设计了目标函数。利用微粒群优化算法，设计控制流程，通过迭代计算得到各关节处的期望最优阻尼力，并控制磁流变阻尼器输出该阻尼力，实现柔性机械臂的振动衰减。同时，设计了基于控制器的柔性机械臂振动控制策略。最后以三关节十二自由度柔性机械臂为研究对象，搭建控制系统，分别对微粒群优化控制、控制、未控情况进行仿真，通过对比结果，验证空间柔性机械臂微粒群优化控制方案的有效性。关键词：空间柔性机械臂磁流

7、变阻尼器振动控制神经网络微粒群优化VIBRATIONCONTROLOFSPACEFLEXIBLEMANIPULATORBASEDONMAGNETORHEOLOGICALPRINCIPLEABSTRACTCurrentspacetaskusuallyisofexpensivecostandhighrisk,malfunctionofspacecraftwillleadtohugeloss.On-orbitservicetechnologieshaveapromisingapplicationprospectandr

8、esearchvaluebecauseon-orbitservicewillensurenormaloperationofspacecraftandreducelosscausedbymalfunction.On-orbitservicetechnologiesinvolve"4.contactbetweenmanipulatorandnon-corporatetarge