最优输入整形抑制柔性机械臂的残留振动.pdf

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1、第5期组合机床与自动化加上技术N0．52012年5月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueMay．2012文章编号：1001—2265(20t2)05—0006—03最优输入整形抑制柔性机械臂的残留振动马西良(徐州工程学院电机工程学院，江苏徐州221008)摘要：研究机器人柔性机械臂末端残留振动的抑制，给出两自由度柔性臂的动力学方程设计了最优输入整形器，并将其应用到柔性臂的运动，抑制柔性臂末端残留振动，通过实验对比与分析，结果表明最优输入整形能够有效地抑制机械臂末端的残留振动，且引入系统的时滞时间

2、更短。关键词：柔性机械臂；残留振动；最优输入整形中图分类号：TH16；TP24文献标识码：AVibration—suppressionofFlexibleManipulatorbyOptimalInputShapingMAXi—liang(SchoolofMechanical&ElectricalEngineering，XuzhouInstituteofTechnology，XuzhouJiangsu221008，China)Abstract：BasedonVibration—suppressionofrobotflexiblemanipulatorendc

3、ontroltheory，dynamicequa—tionof2RFlexibleManipulatorwasbuilt．Theoptimalinputshaperhasbeendesigned，thenappliedintheflexiblemanipulatortocompressthevibrationinduced，throughcomparisonandanalysisofexperiments，theresultsdemonstratedthatthecontrolmethodcaneffectivelysuppresstheresidualvi

4、brationoftheflexi—blemanipulator，toreachthespecifiedlocation，andtheintroduceddelaytimeofthesystemisevenshorter．Keywords：flexiblemanipulator；residualvibration；optimalinputshaping控制的切换，以实现对挠性悬臂梁的振动主动控制，0引言阀值的选取需根据系统响应速度和超调量而定，也相对于刚性机械臂，柔性机械臂则具有诸多优易受人为因素的影响。余跃庆等基于模糊PID融点：质量轻，惯量小，低能耗，高

5、效率，可以较大加速合控制思想实现了柔性机械臂的振动主动控制，控度运动等，在机器人、航空航天等领域。被广泛采制系统的总输出为模糊控制和PID控制输出的加权用。但是，柔性机械臂在运动过程中会产生弹性变和，但加权因子的选取需根据偏差值来决定，并在形，这将引起柔性臂振动(也称残留振动)，从而导致具体操作过程中需要不断加以修正。本文针对环境柔性机械臂的运动不平稳，跟随精度变差，严重影响探测机器人的两自由度柔性机械臂，建立简化的动了柔性臂优点的发挥。因此，必须采用有效的措施力学模型，保留原有的对柔性臂控制系统硬件结构，对柔性臂的弹性变形进行抑制，目前国内外学者已设计最优

6、输入整形器并应用到柔性臂的运动控制做了许多工作，如文献[5]开展了柔性梁的线性中，来抑制柔性机械臂末端的残留振动，实验证明采化控制策略研究，结果显示线性化控制策略能够使用该控制策略，切实抑制了柔性臂末端的残留振动。系统到达指定位置，但到达时间这一指标欠佳。文献[6]利用PID方法进行欠驱动平面柔性机械臂的l环境探测机器人柔性机械臂的动力学建模控制分析和实验研究。但PID参数的调整存在较大环境探测机器人工作时，需要控制两自由度柔的人为性。魏井君等提出采用修正Fuzzy—PI双模性机械臂运动，将安装在柔性臂末端的集成探测传控制方法，通过设置信号阀值实现Fuzzy

7、控制和PI感器伸到期望位置，进行数据的采集、图像的传送等收稿日期：2011—09—06：修回日期：201l一11—07基金项目：国家高新技术研究发展(863)计划项目(2006AA04Z208)作者简介：马西良(1977一)，男，山东临沂人，徐卅I工程学院博士，主要从事机器人技术、自动控制技术的研究2012年5月马西良：最优输入整形抑制柔性机械臂的残留振动·7·工作。柔性臂的结构如图1所示，主要由臂杆1，臂2最优输入整形的原理及设计杆2，关节1，关节2及机械臂末端构成，柔性臂末端本文依据最优控制原理，依照柔性臂系统的动安装了集成探测传感器，称之为柔性臂末端质

8、量块。力学方程设计了时滞时间可任意选择的最优输人整关