[發明專利]一種針對帶有輸出約束的柔性機械臂的振動控制方法

有效

• 申請號: 201610496241.9
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN106078742B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 賀威;付開婷;何修宇;孫長銀
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

1.一種針對帶有輸出約束的柔性機械臂的振動控制方法，其特征在于，包括：

利用哈密頓原理，建立柔性機械臂系統的動力學模型；

依據所述動力學模型，確定帶有輸出約束的邊界控制器，對帶有輸出約束的柔性機械臂的振動進行抑制的同時，控制所述柔性機械臂轉動到期望角位置；

其中，所述柔性機械臂系統的動力學模型包括：柔性機械臂系統的控制方程及柔性機械臂末端角位移的運動方程；

其中，所述柔性機械臂系統的控制方程表示為：

EIx′′′′(s,t)+ρy··(s,t)-Ty′′(s,t)=f(s,t),∀(s,t)∈[0,L]×[0,∞)]]>

所述柔性機械臂系統的邊界條件表示為：

所述柔性機械臂末端角位移的運動方程為：

其中，表示數學符號任意，L表示柔性機械臂的長度，ρ表示柔性機械臂的密度，I代表關節的轉動慣量，EI表示柔性機械臂的彎曲剛度，T表示柔性機械臂系統的張力，表示關節的偏轉角度，表示對t的二階導數，x(s,t)表示在位置s、時間t時柔性機械臂系統的偏移量，x'(s,t)、x”(s,t)、x”'(s,t)、x””(s,t)分別表示x(s,t)對s的一階導數、二階導數、三階導數、四階導數，y(s,t)表示在位置s、時間t時柔性機械臂系統的位置，且y'(s,t)、y”(s,t)分別表示y(s,t)對s的一階導數、二階導數，表示y(s,t)對t的二階導數，f(s,t)表示時變分布式擾動，d₁(t)與d₂(t)分別為加在關節與末端負載上的時變邊界擾動，u₁(t)與u₂(t)分別為柔性機械臂關節處與末端負載上的控制輸入，u₁(t)與u₂(t)的值由所述邊界控制器輸出；

其中，邊界輸出x(L,t)滿足|x(L,t)|<D，偏轉角度滿足所述期望角位置為

其中，D>0，D為預設的第一閾值，為預設的第二閾值；

其中，所述依據所述動力學模型，確定帶有輸出約束的邊界控制器包括：

依據所述動力學模型，根據正切函數圖像的性質，確定帶有輸出約束的邊界控制器；

其中，所述邊界控制器表示為：

其中，表示對t的一階導數；表示對t的一階導數；k₁，k₂，k₃，k₄，k_p，k_s，k_v表示控制參數，均為正數，且α表示一個正權重常數，m表示柔性機械臂的質量，分別為預設的第三閾值及第四閾值，滿足滿足表示x(s,t)對s的一階導數及對t的一階導數，且s＝L；表示y(s,t)對s的三階導數及t的一階導數，且s＝L。