剛--柔耦合機(jī)械臂的動力學(xué)特性及同步控制研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，柔性材料在工程機(jī)械中已大量使用，它具有操作速度快、能量消耗少、構(gòu)件緊湊、載荷質(zhì)量比大等優(yōu)點。但是，由于柔性構(gòu)件高速運動時，存在大范圍運動與和彈性變形相互耦合，系統(tǒng)的動力學(xué)特性也更加復(fù)雜，具有強非線性、強耦合、時變等特點，因此對其動力學(xué)建模與控制的研究具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。
　　柔性機(jī)械臂是一種典型的剛-柔耦合系統(tǒng)，在航空航天、機(jī)器人等許多高科技領(lǐng)域有著強烈的工程應(yīng)用背景。本文以平面運動的，帶有末端質(zhì)

2、量的中心剛體-柔性機(jī)械臂和兩桿剛-柔機(jī)械臂系統(tǒng)為例，著重研究了其動力學(xué)建模理論、動力學(xué)特性、同步控制方法和動態(tài)測試實驗等問題，為復(fù)雜的多柔體系統(tǒng)動力學(xué)的研究奠定了一定基礎(chǔ)。其主要內(nèi)容包括:
　　首先，采用假設(shè)模態(tài)法和Lagrange原理，建立中心剛體-柔性機(jī)械臂的一次近似耦合動力學(xué)模型;分析模態(tài)截斷對模型精度的影響;分析零次近似耦合模型和一次近似耦合模型的精度和適用范圍;分析機(jī)械臂不同轉(zhuǎn)速和不同末端質(zhì)量對其動態(tài)特性的影響。在此基礎(chǔ)

3、上，建立兩桿剛-柔機(jī)械臂的動力學(xué)方程，討論在大范圍運動已知條件下和大范圍運動未知條件下，其動力學(xué)響應(yīng)。
　　其次，提出一種基于狀態(tài)觀測器的反饋同步控制策略，對柔性機(jī)械臂系統(tǒng)的大范圍運動與機(jī)械臂彈性變形進(jìn)行綜合控制，并且討論了控制器參數(shù)對同步控制效果的影響。
　　然后，結(jié)合ADAMS及ANSYS軟件，建立柔性機(jī)械臂的可視化動力學(xué)仿真系統(tǒng)。分別采用ANSYS和ADAMS/AutoFlex兩種方法建立ADAMS的柔性體，對比分析A