柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)非線(xiàn)性控制方法研究.pdf

1、隨著工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化裝備和航空航天等工程領(lǐng)域的迅速發(fā)展，對(duì)重要裝備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的精度、可靠性和壽命等提出了更加苛刻的要求。濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是重慶大學(xué)王家序教授針對(duì)傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)存在的問(wèn)題，發(fā)明的一種高精度、高可靠、長(zhǎng)壽命、輕量化的精密驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。但是濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中存在的彈性材料大大增加了系統(tǒng)的柔性，系統(tǒng)表現(xiàn)出很強(qiáng)的非線(xiàn)性，增加了系統(tǒng)控制的難度。本文以柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，針對(duì)系統(tǒng)中存在的非線(xiàn)性剛度、非線(xiàn)性摩擦、外界未知干擾等因素的影響，建立

2、了柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)所建立的模型特點(diǎn)，研究了柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的非線(xiàn)性控制方法，以減小非線(xiàn)性因素對(duì)系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)的控制精度，并通過(guò)仿真和半實(shí)物仿真手段驗(yàn)證控制方法的正確性和有效性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①充分考慮柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作中存在的非線(xiàn)性剛度、非線(xiàn)性摩擦、外界未知干擾等因素的影響，建立柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)濾波減速器進(jìn)行剛度實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)辨識(shí)出非線(xiàn)性剛度曲線(xiàn)參數(shù)。用 LuG

3、re模型描述系統(tǒng)模型中的非線(xiàn)性摩擦項(xiàng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別對(duì)該摩擦模型的靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。②根據(jù)建立的動(dòng)力學(xué)模型特點(diǎn)，使用反演法完成控制器的設(shè)計(jì)，在MATLAB/Simulink環(huán)境下進(jìn)行仿真分析，取得了較好的控制效果。針對(duì)反演法對(duì)模型參數(shù)的精度要求較高且存在“計(jì)算膨脹”的問(wèn)題，采用自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)面控制方法，用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型中的未建模特性，補(bǔ)償建模誤差的影響，對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型含有未建模特性和模型參數(shù)

4、不準(zhǔn)確的情況分別設(shè)計(jì)了控制器，仿真結(jié)果表明，后一種控制算法的精度要高于前者。③為了檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)非線(xiàn)性控制算法的實(shí)際控制效果，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備條件，提出了一種基于LabVIEW和Simulink的柔性濾波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)非線(xiàn)性控制算法的半實(shí)物仿真方案，用S函數(shù)實(shí)現(xiàn)了Simulink的實(shí)時(shí)仿真，利用LabVIEW的SIT工具箱實(shí)現(xiàn)LabVIEW和Simulink的數(shù)據(jù)交換，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明所提出的非線(xiàn)性控制方法的正