智能柔性机械臂的建模和振动主动控制研究.pdfVIP

第 36卷第5期 2014年9月 机器人 ROBOT 、，oSl-36．NO．5 ep．，2014 DOI：10．139730．cnki．robot．2014．0552 智能柔性机械臂的建模和振动主动控制研究 娄军强 1，魏燕定2，杨依领 2，谢锋然2，赵晓伟2 (1．浙江省零件轧制成形技术研究重点实验室，浙江 宁波 315211； 2．浙江大学现代制造工程研究所，浙江 杭州 310027) 摘 要：针对伺服电动机、谐波齿轮减速器、柔性臂及压 电致动器组成的智能柔性机械臂系统，基于假设模 态法和Hamilton原理建立系统动力学方程．为了实现系统较高精度的位置控制，同时快速抑制柔性臂的弹性振动， 提出了对伺服 电动机采用PD (proportionalderivative)控制、对压 电致动器采用模糊 (fuzzy)控制的复合控制策 略．在数值仿真分析的基础上，搭建了智能柔性机械臂系统测控平台．数值仿真和实验结果表明所提出的控制策 略是可行的：PD控制算法控制伺服电动机以较高的位置精度完成了系统运动控制，模糊控制算法控制压电致动器 较快地抑制了柔性臂的弹性振动．实验中柔性臂的振动衰减时间由6．5S缩短为 3．5S，提高了柔性臂末端的定位控 制精度，改善了系统的操作效率． 关键词 ：智能柔性机械臂；振动主动控制；模糊控制；压电致动器 中图分类号 ：TP24；TB32 文献标识码：A 文章编号：1002—0446(2014)一05—0552—08 ModelingandActiveVibrationControlofanIntelligentFlexibleManipulatorSystem LOU Junqiang ，W EIYanding ，YANG Yiling2，XIE Fengran ，ZHAO Xiaowei (1．ZhefiangProvincialKeyLabofPartRollingTechnology，Ningbo315211，China； 2．InstituteofManufactureEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China) Abstract：Thedynamicmodelofanintelligentflexiblemanipulatorsystem ，whichconsistsofasevo—motor,aharmonic gearreduce~aflexiblemnaipulatornadacoupleofPZT(piezoelectric)actuators，isderivedusingtheassumedmodemehtod nadHamilton’Sprinciple．Inordertoimprovesystem precisionnadtosuppresselasticvibrationofhteflexiblemnaipulator rapidly,acompositestrategycombinghtePD (proportionalderivative)controllerappliedtoservo—motornadfuzzyconrtoller appliedtoPZTactuators，ispresented．Aftersomenumerical simulations，theexperimentalsystem ofhteintelligentflexible manipulatorsystem isdesignedandsetup．Boht htesimulationandcompraativeexperimentalresultsverifyhtathtepresented strategyispractica