检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：郭天程靖陈力福州大学机械工程及自动化学院福州350108

讨论了具有未知参数的柔性空间机械臂在发生电机故障时的动力学建模、运动容错控制算法以及柔性臂的振动主动抑制问题。利用Lagrange第二类动力学方程建立了系统在发生故障时的动力学模型。并利用奇异摄动法，将原系统分解为代表刚性部... 详细信息

讨论了具有未知参数的柔性空间机械臂在发生电机故障时的动力学建模、运动容错控制算法以及柔性臂的振动主动抑制问题。利用Lagrange第二类动力学方程建立了系统在发生故障时的动力学模型。并利用奇异摄动法，将原系统分解为代表刚性部分的慢变子系统与代表柔性部分的快变子系统。针对慢变子系统，提出了一种基于Backstepping思想与时延估计技术相结合的容错控制方法。并通过Lyapunov第二类方法证明了整个闭环控制系统的渐进稳定性。针对快变子系统，采用线性二次最优控制方法，用来抑制由空间机械臂柔性所引起的振动。文中提出的混合控制方法能够有效地解决柔性机空间械臂参数不确定及电机故障问题。并通过计算机数值仿真结果验证了上述控制方案的有效性及可行性。

关键词：柔性空间机械臂时延估计容错控制振动主动抑制

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伺服驱动式柔性臂的主动振动抑制研究

伺服驱动式柔性臂的主动振动抑制研究

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作者：李向东沈阳工业大学

学位级别：硕士

柔性机械臂具有质量轻、能耗低、负载比高等优点,近些年来在先进制造、生物医药、深空探索等领域越发受到青睐,但是由于其包含谐波减速器或轻质连杆机构,使得柔性臂在运动过程中极易产生振动现象,进而使柔性臂的工作效率和控制精度严重... 详细信息

柔性机械臂具有质量轻、能耗低、负载比高等优点,近些年来在先进制造、生物医药、深空探索等领域越发受到青睐,但是由于其包含谐波减速器或轻质连杆机构,使得柔性臂在运动过程中极易产生振动现象,进而使柔性臂的工作效率和控制精度严重降低。因此,本文以伺服驱动式柔性臂为被控对象,利用输入整形技术及压电智能材料对其振动控制问题展开了深入研究。首先,本文介绍了柔性臂振动抑制技术国内外研究现状,在此基础上使用假设模态法和拉格朗日方程建立了柔性臂弹性变形模型和动力学模型。通过Ansys和Matlab仿真验证了所建模型的准确性,分析得出了柔性臂的一阶模态占据主导地位,截取一阶模态既可以简化控制器设计又能够反映柔性臂的振动情况的结论。其次,采用前馈输入整形技术抑制柔性臂振荡,详细阐述了几种整形器的分析设计方法,并对整形器的抑振效果和鲁棒性进行了重点研究。仿真结果表明输入整形技术能够有效抑制柔性臂的振荡,单纯增加整形器的脉冲数量对抑振效果的提升并不明显还会使得系统的响应速度降低,而增加对振动方程求导的约束条件获得的整形器其抑振效果和鲁棒性都有了明显的改善。为了进一步降低柔性臂振动,采用压电材料作为振动传感器和制动器构成闭环反馈抑振系统,通过D优化准则获得压电元件的最佳抑振位置,并采用改进粒子群优化PID控制器抑振柔性臂振荡。仿真结果表明,柔性臂的根部应变值最大,是压电元件安装的最佳抑振位置,与传统PID控制相比,该控制方案可使柔性臂的振动曲线收敛速度加快,振动抑制效果有明显的提升。最后对全文的工作进行了总结,指出了课题工作中的不足和缺点,展望了未来研究工作的方向和重点。

关键词：柔性臂振动主动抑制输入整形技术压电材料粒子群优化算法

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中腹摆弹机构刚—柔耦合动力特性分析及其主动振动抑制

中腹摆弹机构刚—柔耦合动力特性分析及其主动振动抑制

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作者：古青波哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着信息化弹药技术的发展，对大口径舰炮供弹系统的自动化、模块化水平提出了更高的要求，而国内现役大口径舰炮炮塔供弹系统主要采用旁侧路的供弹模式，已经不能满足特种弹药口径大、弹体长的供弹需求，该供弹模式由于其供弹流程繁琐... 详细信息

随着信息化弹药技术的发展，对大口径舰炮供弹系统的自动化、模块化水平提出了更高的要求，而国内现役大口径舰炮炮塔供弹系统主要采用旁侧路的供弹模式，已经不能满足特种弹药口径大、弹体长的供弹需求，该供弹模式由于其供弹流程繁琐，已经严重制约大口径舰炮射速的提高。大口径舰炮中腹供弹技术的提出，不仅使炮塔供弹系统结构设计简化，提高供弹的可靠性，有效的缩短供弹流程，提高供弹效率，更有利于未来大口径舰炮一体化、模块化的发展。本文在综合分析国内外大中口径舰炮炮塔供弹技术的基础上，深入分析中腹供弹技术的核心含义，提出了适用于中腹供弹系统设计的中心单线摆弹机理，并采用该机理进行中腹供弹系统的总体技术方案设计；在此基础上进行中腹摆弹臂摆角与射角自适应关系的分析；根据中腹供弹系统的供弹及发射流程，绘制其发射系统循环图；并对其理论射速进行详细的论证与计算，建立中腹供弹系统最大理论射速的参数方程。以中腹供弹系统的中心单线摆弹机理总体技术方案作为分析对象，将中腹摆弹机构合理简化为附加质量块的中心刚体-柔性摆臂的刚-柔耦合动力学模型。在中腹摆弹机构的动力学特性分析过程中，考虑中腹摆弹臂由于材料的弹性属性而产生的柔性效应，在中腹摆弹臂非线性变形场的描述中，计及其柔性变形的二次耦合项，并应用目前较为成熟的一次近似刚-柔耦合动力学建模理论建立了中腹摆弹机构的连续刚-柔耦合动力学方程，最后采用一致质量有限元离散原理，进行其连续动力学方程的离散化，建立中腹摆弹机构可解的刚-柔耦合动力学方程。根据中腹摆弹机构刚-柔耦合动力学方程及中腹供弹系统设计的初始动力参量，进行中腹摆弹机构动力学特性的数值仿真分析。在数值仿真的基础上，对中腹摆弹机构在不同射角和不同材料刚度情况下的摆弹误差进行分析，为提高中腹供弹系统在供弹和发射过程中的摆弹精度提供了理论依据。基于中腹摆弹机构的一次近似刚-柔耦合动力学模型，进行中腹摆弹臂的递归学习输入成形主动振动抑制。将中腹摆弹机构的刚-柔耦合动力学方程转换至状态空间进行中腹摆弹臂的频率特性分析，以获得递归学习输入成形控制器设计所需要的参数，为了提高控制系统的抗干扰能力，将递归学习输入成形控制器与PD反馈控制联合共同构成抑制中腹摆弹臂末端残余振动的控制策略，为提高中腹摆弹机构供弹的机动性和可靠性奠定了技术理论基础。

关键词：中腹供弹系统中心单线摆弹机理刚-柔耦合动力学摆弹误差分析输入成形控制技术振动主动抑制

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高速电主轴轴向振动研究

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振动与冲击 2014年第20期33卷 70-74,90页

作者：陈小安张朋合烨刘俊峰重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

针对高速电主轴轴向振动直接影响立式加工件品质高低问题,用有限元法建立高速电主轴转子-轴承动力学模型,分析系统固有特性。轴向一阶固有振型为转子刚体振动振形,固有频率远低于一阶径向振动,理论计算固有频率结果与实验结果误差较小;... 详细信息

针对高速电主轴轴向振动直接影响立式加工件品质高低问题,用有限元法建立高速电主轴转子-轴承动力学模型,分析系统固有特性。轴向一阶固有振型为转子刚体振动振形,固有频率远低于一阶径向振动,理论计算固有频率结果与实验结果误差较小;据线性二次型最优控制理论对高速电主轴轴向振动的主动抑制进行理论分析,设计输出反馈控制系统,建立闭环动力学模型。实例计算结果表明,闭环系统能有效抑制高速电主轴轴向振动。

关键词：高速电主轴动力学转子轴向振动振动主动抑制

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基于分数阶PDμ的挠性机械臂振动抑制研究

基于分数阶PDμ的挠性机械臂振动抑制研究

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作者：胡延旭哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

关于挠性机械结构的主动振动控制技术始终是机器人姿态控制领域的关键组成部分,也是航天器姿态主动控制领域的重要技术。本课题对一类悬臂梁结构的挠性机械臂的建模方法,及其定位过程中的振动主动抑制技术进行了深入研究。本课题的研究... 详细信息

关于挠性机械结构的主动振动控制技术始终是机器人姿态控制领域的关键组成部分,也是航天器姿态主动控制领域的重要技术。本课题对一类悬臂梁结构的挠性机械臂的建模方法,及其定位过程中的振动主动抑制技术进行了深入研究。本课题的研究包含这几个方面:本文针对实验中的柔性臂实验平台参数建立了动力学数学模型。首先利用Lagrange方程对柔性机械臂环节进行动力学分析。然后结合假设模态法进行了约束模态分析,从而获得了便于进行机械振动分析的数学模型,并最终将其以状态空间的方式呈现出来。针对柔性臂定位过程中的末端挠性形变量以及输出控制量这两个优化目标进行最优化控制器设计。通过选择合适的加权系数,并求解Riccati方程获得了用于柔性臂振动抑制的LQR最优跟踪器。理论分析以及实验结果表明:基于线性二次型最优控制器校正后的系统可以在较短时间内完成柔性臂的定位过程,同时有效地衰减了柔性臂的挠性振动。近些年来,随着分数阶微积分的工程应用不断取得突破,分数阶理论在航天领域也逐渐成为了一个崭新的热点。分数阶系统因其更高的自由度能够更加精确地还原系统的物理特性,也因此拓宽了控制器设计的方向。针对LQR,以及PD等整数阶控制器鲁棒性不足的问题,本文根据分数阶微积分原理为柔性臂控制系统提出了一个新颖的PDμ校正器。理论分析以及实验结果表明:相比较于整数阶PD控制器,分数阶PDμ控制器由于参数μ的存在使得控制器更为灵活,鲁棒性更强,系统校正效果更为出色。设计并组建了柔性机械臂的振动抑制实验软硬件系统。本课题在该平台基础上进行了控制器的工程实现,验证了本文讨论的控制算法的可行性。也为今后的深入探索做出了基础性工作。

关键词：振动主动抑制悬臂梁线性二次型 PDμ 分数阶 DSP

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用于电站用泵振动抑制的磁致伸缩执行器研究

用于电站用泵振动抑制的磁致伸缩执行器研究

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作者：高震东南昌工程学院

学位级别：硕士

电站用泵的安全运行与水电站的整体运行效率息息相关,但电站用泵在运行过程中往往会产生振动危害,振动过大时会对泵造成损坏。目前常见的减振方法是采用被动的阻尼减振或提高泵的设计装配精度,但这些方法不能够对泵振动进行实时的主动... 详细信息

电站用泵的安全运行与水电站的整体运行效率息息相关,但电站用泵在运行过程中往往会产生振动危害,振动过大时会对泵造成损坏。目前常见的减振方法是采用被动的阻尼减振或提高泵的设计装配精度,但这些方法不能够对泵振动进行实时的主动抑制。在此基础上结合振动主动抑制理论对主动抑制电站用泵振动系统展开研究。研究振动主动抑制系统关键在于执行器的研究。由于磁致伸缩材料在驱动过程中具有驱动力大、响应时间快、性能输出稳定等优点,所以选择其为执行器的驱动元件。但是磁致伸缩材料存在涡流损耗、磁场分布不均匀、高励磁磁场和低输出位移等问题。这些问题都会影响磁致伸缩执行器的综合性能。本文针对这些问题展开研究,首先通过经典涡流损耗模型及有限元分析方法设计了三种不同结构的磁致伸缩复合棒。然后对纤维复合结构棒进行加工制备,最后通过测试系统对不同结构的Tb-Dy-Ho-Fe和执行器常用的Terfenol-D材料进行特性测试。实验及计算数据表明,Tb-Dy-Ho-Fe复合纤维材料可以有效的减少涡流损耗和提高低磁场下的输出性能。在确定了驱动材料之后,对磁致伸缩执行器结构进行设计,其设计关键在于驱动磁场、磁路结构、整体配合设计,通过对执行器数学模型计算和有限元分析方法确定了磁致伸缩棒的大小、驱动线圈的匝数、磁路的结构以及各个零件的尺寸。通过计算和仿真结果可知其磁场分布均匀,输出性能稳定。在设计完成之后,开始对磁致伸缩执行器进行加工并搭建好实验测试平台,对执行器的静、动态进行性能测试。测试了静态性能驱动电流为0A4A静态位移的变化量和动态性能在不同驱动电流（2A、2.8A）和不同频率下的动态位移变化量。结果表明,其静态最大输出位移为13μm,其动态在相同驱动电流不同频率下,频率越大其峰峰值越小,在相同频率不同电流下,其电流越大峰峰值越大,最大可测量到的频率分别为600Hz、800Hz。测试结果与仿真结果及计算结果相差不大,能有效的提高执行器的输出频率和整体输出性能。最后搭建振动主动抑制实验平台,通过Matlab/Simulink模拟仿真抑制电站用泵振动实验。模拟仿真结果表明,该执行器可以达到主动振动抑制效果,为磁致伸缩执行器在抑制电站用泵振动的开发与应用提供了一些参考,有一定的研究意义。

关键词：电站用泵振动主动抑制涡流损耗磁致伸缩执行器实验研究

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基于压电纤维复合材料的航天器动力学建模与振动抑制

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飞控与探测 2019年第3期2卷 70-76页

作者：孙杰黄庭轩朱东方黄静孙禄君上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109

压电纤维复合材料(MFC)在柔性航天器振动的主动抑制中拥有很好的应用前景。利用哈密顿原理和压电驱动的载荷比拟方法,建立了带有MFC压电驱动的离散形式的刚柔耦合动力学方程,采用线性二次型最优控制(LQR)算法进行了主动控制。结果表明:... 详细信息

压电纤维复合材料(MFC)在柔性航天器振动的主动抑制中拥有很好的应用前景。利用哈密顿原理和压电驱动的载荷比拟方法,建立了带有MFC压电驱动的离散形式的刚柔耦合动力学方程,采用线性二次型最优控制(LQR)算法进行了主动控制。结果表明:在航天器的柔性体受到脉冲载荷激励的条件下,使用MFC驱动器可以实现对航天器挠性振动的快速抑制,并且同时保持中心刚体姿态的稳定性,即能够实现挠性振动与姿态运动的协同控制。基于MFC的主动控制方法对高频响应也具有较好的控制效果。对于柔性占优的航天器,采用MFC的主动控制优于被动控制。本文方法在处理具有复杂柔性体的航天器时更具优势,更适合于工程应用。

关键词：柔性航天器振动主动抑制压电纤维复合材料刚柔耦合 LQR控制

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基于压电执行器的变截面柔性悬臂梁主动抑振技术研究

基于压电执行器的变截面柔性悬臂梁主动抑振技术研究

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作者：宋赫男哈尔滨工业大学

学位级别：博士

随着科技的迅猛发展,工业机器人朝着轻量化和高精度控制的方向发展。但轻量化降低了工业机器人末端执行机构的固有频率,使其更易发生低频共振,从而降低了系统的安全性也严重影响其高精度控制。随着智能材料的发展,压电材料因其质量轻、... 详细信息

随着科技的迅猛发展,工业机器人朝着轻量化和高精度控制的方向发展。但轻量化降低了工业机器人末端执行机构的固有频率,使其更易发生低频共振,从而降低了系统的安全性也严重影响其高精度控制。随着智能材料的发展,压电材料因其质量轻、输出力大、响应快等优点常在低频、高精度控制系统中用作执行机构。因此,为解决工业机器人末端执行机构的低频振动问题,本文提出以变截面柔性悬臂梁为研究对象,开展主动抑振式压电执行器设计,振动系统建模及其抑振技术研究,目的是为了解决长、细、一阶固有频率低的变截面柔性悬臂梁在固定端受激励时的振动抑制问题。本文提出的基于压电执行器的变截面柔性悬臂梁主动抑振方法,在航空航天、高精尖武器装备、工业机械中具有重要意义和应用前景。基于逆压电效应,设计一种基于d33工作模式的、可用于大尺寸变截面柔性悬臂梁振动抑制的压电执行器,并提出该压电执行器的迟滞补偿方法。建立末端执行机构有限元模型,探究其振动特性并完成结构简化,仿真验证简化前后结构振动特性一致;建立压电叠堆驱动模型,基于该模型设计一种基于d33工作模式压电叠堆的主动抑振式压电执行器,推导压电执行器对悬臂梁的驱动力模型,分析驱动电压、安装高度及安装位置对悬臂梁挠性形变的影响。建立压电执行器的有限元模型,探究压电执行器在工作过程中的应力、应变与模态,并完成压电执行器的安全校核。建立基于Prandtl-Ishlinskii(PI)模型的非线性自回归神经网络压电执行器迟滞模型,设计压电执行器的迟滞补偿方法。基于振动力学和传递矩阵法,建立变截面柔性悬臂梁受固定端激励的动力学模型。采用由简至繁的方式,先建立变截面柔性梁弯曲振动时求解的通式,基于传递矩阵法在矩阵求解层面给出不同边界条件的柔性梁固有频率的求解通式并基于牛顿迭代法进行本文柔性梁的求解;随后建立变截面柔性悬臂梁受迫振动模型,分析激励幅值、激励频率对变截面柔性悬臂梁各采样点处振动响应的影响。建立压电执行器驱动变截面柔性悬臂梁的动力学模型,采用数值分析的方法,探究基于数学模型的直接逆控制器的抑振效果,验证数学模型的正确性。基于状态空间法和李雅普诺夫稳定性理论,提出基于压电执行器的变截面柔性悬臂梁振动主动抑制方法。建立压电驱动悬臂梁振动系统的状态空间方程,并提出被控对象的参考模型。基于模型跟随控制器,分析并探究参考模型系统矩阵、控制矩阵中不同参数对参考模型用于振动抑制性能的影响,获得最优参考模型。基于李雅普诺夫稳定性理论,建立模型参考自适应控制器,并通过符号函数对自适应控制律优化,仿真分析控制器的抑振性能。提出基于压电执行器的变截面柔性悬臂梁主动抑振方法,制作了压电执行器试验样机并设计振动抑制控制器。实验获得了压电执行器对悬臂梁的驱动响应信号与驱动信号,经对比发现,二者相位一致,验证了压电迟滞补偿器的有效性。实验获得变截面柔性悬臂梁最大响应幅值为11.35 mm,响应幅值随驱动电压的增加而增大,共振频率为8 Hz,实验与理论一致。搭建振动台激励变截面柔性悬臂梁受迫振动实验平台,验证所建立的变截面柔性悬臂梁固定端受激励时的受迫振动数学模型和数值仿真的有效性。搭建振动抑制控制器,验证直接逆控制器、模型参考自适应控制器的抑振性能,直接逆控制器在经过3 s左右的震荡后,最优可以实现50%的振动抑制,模型参考自适应控制器可以实现大于50%的振动抑制,且系统震荡时间快速收敛至0.8 s以内。

关键词：变截面悬臂梁压电执行器压电迟滞补偿模型受迫振动响应分析振动主动抑制

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具有外部扰动的柔性空间机械臂基于模糊递归神经网络的鲁棒H∞控制

具有外部扰动的柔性空间机械臂基于模糊递归神经网络的鲁棒H∞控制

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第十五届全国非线性振动暨第十二届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议

作者：郭天陈力福州大学机械工程及自动化学院

讨论了载体位置不受控、姿态受控的柔性空间机械臂,在外部扰动并具有未知系统参数工况下的动力学建模、控制算法以及柔性振动抑制问题。利用拉格朗日第二类动力学方程和假设模态法并结合系统动量守恒关系建立了系统在受到外部扰动时的... 详细信息

讨论了载体位置不受控、姿态受控的柔性空间机械臂,在外部扰动并具有未知系统参数工况下的动力学建模、控制算法以及柔性振动抑制问题。利用拉格朗日第二类动力学方程和假设模态法并结合系统动量守恒关系建立了系统在受到外部扰动时的动力学模型。利用奇异摄动法,将原系统分解为代表刚性部分的慢变子系统与代表柔性部分的快变子系统。针对慢变子系统,提出了一种基于模糊递归神经网络的鲁棒H控制策略。并通过李雅普诺夫第二类方法证明了整个闭环控制系统的渐进稳定性。针对快变子系统,采用二次最优控制来抑制由柔性杆件所引起的振动。通过计算机数值仿真实验与计算力矩法进行对比。结果表明,在存在外部扰动及系统参数不确定时,本文所设计的控制方案具有比计算力矩控制方法具有更好的轨迹跟踪效果。

关键词：柔性空间机械臂模糊递归神经网络鲁棒H_∞控制振动主动抑制

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脉冲力矩在双连杆柔性机械臂轨迹跟踪控制中的应用

脉冲力矩在双连杆柔性机械臂轨迹跟踪控制中的应用

引用

全国第四届自动化应用技术交流会

作者：李晓光刘君义职业师范学院电子工程系

针对双连杆柔性机械臂提出了一种脉冲力矩法抑制振动及轨迹跟踪控制方案。利用输入—输出线性化法使得关节变量与弹性变量解耦，实现期望轨迹及振动的解耦控制，并证则了柔性机械臂脉冲力矩抑制振动的稳定性，最后进行的仿真表明了该方... 详细信息

针对双连杆柔性机械臂提出了一种脉冲力矩法抑制振动及轨迹跟踪控制方案。利用输入—输出线性化法使得关节变量与弹性变量解耦，实现期望轨迹及振动的解耦控制，并证则了柔性机械臂脉冲力矩抑制振动的稳定性，最后进行的仿真表明了该方法的有效性。

关键词：轨迹跟踪脉冲力矩振动主动抑制双连杆柔性机械臂

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