大時(shí)延水下機(jī)械手位置伺服控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，世界很多國(guó)家都開(kāi)始重視對(duì)海洋資源的開(kāi)發(fā)和利用。作為海洋開(kāi)發(fā)的重要工具，水下機(jī)械手的研究日益受到人們的關(guān)注，水下機(jī)械手工作在復(fù)雜的海洋(水中)環(huán)境中，水壓、腐蝕、海流、潮汐、浪涌等都將影響到水下機(jī)械手的控制性能。因此水下機(jī)械手的研究對(duì)提高水下作業(yè)能力及智能化水平具有重要的理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 體系結(jié)構(gòu)與作業(yè)控制技術(shù)是水下機(jī)械手研究的關(guān)鍵問(wèn)題之一，本文在對(duì)水下機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)分析及控制

2、系統(tǒng)分析和研究的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了基于速度內(nèi)環(huán)和位置外環(huán)的水下機(jī)械手雙閉環(huán)位置伺服控制系統(tǒng)。速度內(nèi)環(huán)采用PI控制，有助于抑制振蕩，減小超調(diào)，提高控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能；位置外環(huán)采用P控制，有助于保證系統(tǒng)靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)跟蹤的性能。對(duì)于水下機(jī)械手位置伺服控制系統(tǒng)，水池實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于速度內(nèi)環(huán)和位置外環(huán)的水下機(jī)械手雙閉環(huán)位置伺服控制系統(tǒng)適合水下環(huán)境的要求，控制精度高，具有較好的抗干擾能力，同時(shí)也驗(yàn)證了這種控制方法的有效性和可行性。 考慮到為

3、無(wú)人無(wú)纜水下機(jī)器人(AUV)所配備的水下機(jī)械手的應(yīng)用背景及工作環(huán)境的特殊性，控制系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的大時(shí)延會(huì)影響整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)的控制品質(zhì)。針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出了在水下機(jī)械手閉環(huán)系統(tǒng)的前向通道和反饋通道增加了時(shí)延緩沖器和時(shí)延補(bǔ)償器的方法，以減小時(shí)延對(duì)水下機(jī)械手控制系統(tǒng)的影響。 前向通道時(shí)延補(bǔ)償器采用Smim補(bǔ)償。Smith補(bǔ)償是在閉環(huán)系統(tǒng)中增加一個(gè)補(bǔ)償環(huán)節(jié)，使補(bǔ)償后系統(tǒng)的控制通道及系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分母不再含有延遲環(huán)節(jié)，從而