基于PPF-DVFB算法的压电柔性机械臂振动主动控制研究.pdf

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1、第1期组合机床与自动化加工技术No．12015年1月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueJan．2015文章编号：1001—2265(2015)叭一0091—02DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2015．01．025基于PPF—DVFB算法的压电柔性机械臂振动主动控制研究木马天兵，熊能，杜菲(安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南232001)摘要：柔性机械臂的振动已经严重影响其定位精度和工作效率，为此，以单关节柔性机械臂为研究对象，基于LabVIEW平台和压

2、电技术运用PPF—DVFB的算法来进行柔性机械臂的振动控制。首先介绍了PPF—DVFB算法原理，然后详细地论述了实验过程。实验结果表明，PPF—DVFB算法能有效的控制柔性机械臂的前两阶模态振动，控制效果接近14dB，相对于PPF方法，改善近4．5dB。关键词：柔性机械臂；振动控制；正位移反馈；速度负反馈；压电中图分类号：TH166；TG506文献标识码：AStudyonActiveVibrationControlofPiezoelectricFlexibleManipulatorBasedonPPF-DVFBAlgorithmMATian

3、—bing，XIONGNeng，DUFei(SchoolofMechanicalEngineering，AnhuiUniversityofScience&Technology，HuainanAnhui232001，China)Abstract：Thepositioningaccuracyandworkeficiencyofflexiblemanipulatorisseriouslyaffectedbyitsvibration．Therefore，vibrationcontrolofsinglejointflexiblemanipulator

4、isstudiedbyusingPPF—DVFBal—gorithmbasedonLabVIEWandpiezoelectrictechnology．Firstly．thePPF—DVFBalgorithmprincipleisin—troduced．Then．theexperimentprocessisdiscussedindetail．ExperimentalresultshowsthatPPF—DVFBal—gorithmcaneffectivelycontrolthefirsttwomodalvibrationofflexiblem

5、anipulator．Thecontroleffectiscloseto14dBandimprovednearly4．5dBcomparedwithPPFalgorithm．Keywords：flexiblemanipulator；vibrationcontrol；positivepositionfeedback；directvelocitynegativefeedback；piezoelectric步提高系统阻尼，在对压电柔性机械臂的振动主动实验0引言中发现，该方法具有较好的稳定性和控制效果。LQG、LQR、滑模变结构控制、独立模态空间控

6、制1PPF-DvFB算法原理(IMSC)、PPF和速度负反馈(DVFB)等方法被广泛采用于压电柔性结构的振动主动控制中。但由于LQG、LQR正位反馈控制(PPF)的基本思想是采用位置测依赖于精确的数学模型而导致其应用变得复杂⋯；变结量、对位控制，将受控结构的位置坐标正反馈至控制构控制通常会在滑动平面原点附近产生高频颤动，影响器，同时将控制器的位置坐标正反馈给受控结构，达到其实际应用；IMSC虽具有物理概念清晰、易于实现的抑制结构振动的目的。根据文献[7]报道，含有低优点，但在多模态控制时，需要多个压电作动器；PPF通滤波器的PPF—DVFB

7、算法原理如图1所示。算法具有简单易行、对溢出不敏感等优点，但是其补其中：q和叩分别是结构位移和补偿器的坐标，偿阻尼比存在两面性，鲁棒性与低阶模态的控制效果具和分别是结构和补偿器的阻尼比，60和60。分别是结有矛盾性；直接速度反馈方法具有无条件稳定性，但构和补偿器的固有频率，g为PPF算法反馈增益，／Z为是容易出现控制溢出问题。。。为了克服传统PPF算法激励信号，为PPF控制器输入到作动器的电压，的缺点，本文采用PPF和速度负反馈结合的方法，进一u为DVFB控制器输入到作动器的电压，K为收稿日期：2014—04—12基金项目：国家自然基金资助

8、项目(51305003)；安徽省高校优秀青年人才基金重点资助项目(2012SQRL045ZD)；安徽理工大学大学生科研项目(ZZ1303)作者简介：马天兵(1981-)，男，安徽