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遥操作机械臂力柔顺控制策略优化研究

目录

文档综述................................................4

1.1研究背景与意义.........................................4

1.2国内外研究现状.........................................5

1.2.1遥操作机械臂技术发展.................................6

1.2.2力柔顺控制方法研究...................................7

1.2.3控制策略优化技术进展................................10

1.3研究目标与内容........................................11

1.4技术路线与研究方法....................................11

1.5论文结构安排..........................................12

遥操作机械臂系统建模与分析.............................16

2.1系统总体架构..........................................17

2.2机械臂动力学模型建立..................................18

2.2.1惯性矩阵推导........................................20

2.2.2科氏力与离心力项....................................21

2.2.3运动学反解分析......................................22

2.3传感器信息融合与力感知模型............................25

2.3.1力/力矩传感器标定...................................26

2.3.2感知模型构建方法....................................27

2.4人机交互与遥操作原理..................................29

2.4.1操作指令生成机制....................................30

2.4.2闭环控制回路特性....................................31

基于模型的力柔顺控制策略...............................35

3.1力柔顺控制基本原理....................................36

3.2常用控制方法介绍......................................37

3.2.1比例微分力控制......................................38

3.2.2滑模控制力反馈......................................39

3.2.3预测控制力补偿......................................41

3.3基于模型的阻抗/刚度控制...............................45

3.3.1阻抗矩阵定义与特性..................................46

3.3.2刚度矩阵设计与实现..................................48

3.4控制器参数整定与鲁棒性分析............................48

控制策略优化方法研究...................................50

4.1优化目标函数设计......................................52

4.1.1运动精度优化目标....................................53

4.1.2力控制性能指标......................................54

4.1.3能耗效率提升目标....................................54

4.2优化算法选择与设计....................................56

4.2.1传统优化算法应用....................................

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