基于降维模型的刚柔机械臂模糊控制

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1、中图分类号UDC耶241．2621硕士学位论文学校代码!Q53圣密级公珏基于降维模型的HU-柔机械臂模糊控制TheFuzzycontrolofrigid--flexiblemanipulatorsbasedonlow-·dimensional--approximatemodel作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：陈琳机械工程机械电子工程机电工程学院邓华教授答辩委员会主席中南大学2013年5月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不

2、包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：篮燮学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，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，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。基于降维模型的N-柔机械臂模糊控制摘要：

3、随着航天航空科技的发展，柔性构件在航空中应用越来越广泛。由于其具有提高运行速度、降低能耗、提高精度等诸多功能，逐渐成为研究的热点和前沿。但同时由于其柔性特性使得其动力学模型非常的复杂且带有柔性振动变形的问题，这给柔性臂的主动控制带来一定的难度。本文在前人的研究基础上，以降维的刚一柔机械臂模型为研究对象，基于刚一柔机械臂的实验平台对其动力学模型进行实验验证。针对柔性臂的特性采用模糊PD控制器对其进行控制研究，并在刚一柔实验平台上设计实时控制系统。论文主要研究工作包括以下几个方面：(1)以降维的刚．柔机械臂模型为研究对象，基于刚一柔机械臂的实验平台，通过实验验证所得

4、到的低维近似模型的有效性，并对负载变化及变结构参数对柔性臂振动变形的影响进行仿真分析。(2)针对刚一柔机械臂特征，结合低维近似的动力学模型，对末端位置控制设计模糊PD控制器，并结合状态反馈控制策略对刚．柔机械臂进行了主动控制研究，并将仿真结果和传统的PD控制进行对比分析。通过仿真分析，表明这种控制策略具有良好的控制性能和鲁棒性。(3)在刚．柔机械臂实验平台上，设计刚．柔机械臂实时控制系统，研究模糊PD控制器和PD控制器对末端位置的控制影响，并对比两种控制器的实验结果。研究结果表明所提出的控制结构的合理性，且模糊PD的控制策略比传统的PD控制具有更好的控制性能和鲁

5、棒性能。关键词：刚一柔机械臂；降维模型；实验验证；模糊PD控制器；控制实验研究分类号：TP241．2IITheFuzzycontrolofrigid—flexiblemanipulatorsbasedonlow--dimensional--approximatemodelAbstract-Withthedevelopmentofscienceandtechnology,theflexiblecomponentismoreandmorewidelyappliedinaviation．Theresearchontheflexiblecomponentbecomeho

6、tspotandfrontiergradually,becauseofit’Shighrunningspeed，lowerenergyconsumption，higherprecisionandSOon．Atthesametime，thedynamicmodelisverycomplexandtheproblemsofflexibledeformationandvibrationcausedbytheflexiblefeature．Thepositionlocationofthetipisverydifficult．Inthispaper,therigid—fl

7、exiblemanipulatorbasedonlow-dimensional—approximatemodelisusedastheresearchobjectbasedonpredecessors’researchs．Wetakeexperimentstovalidatethedynamicbasedontherigid-flexiblemanipulatorexperimentalplatform．Inthispaper,theFuzzy—PDcontrollerwasusedtocontrolthetippositionoftheflexiblemani

8、pulator．Andt