《電液伺服並聯六自由度機構剛柔耦合建模與控制研究》是依託重慶大學，由皮陽軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：電液伺服並聯六自由度機構剛柔耦合建模與控制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：皮陽軍
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對目前並聯六自由度機構剛體動力學建模及控制研究的不足，提出針對電液伺服並聯六自由度機構，考慮其柔性環節，進行剛柔耦合動力學建模及控制的研究。首先，利用多體、多自由度柔性機構建模理論，建立並聯六自由度機構剛柔耦合動力學模型；同時利用有限元技術建立並聯六自由度機構剛柔耦合有限元模型，進行計算機仿真，分析其振動機理，並利用實驗模態分析方法對建立的剛柔耦合動力學模型和有限元模型進行修正；在此基礎上，對建立的並聯六自由度機構剛柔耦合動力學模型進行降階研究，獲得適合控制器設計的合理簡化動力學模型；最後，研究並聯六自由度機構剛柔耦合控制策略，實現機構高精度軌跡跟蹤同時抑制其柔性振動。開展針對並聯六自由度機構這樣多體、多自由度複雜非線性系統的剛柔耦合建模及控制的研究，具有重要的理論和工程價值。項目對拓展並聯六自由度機構的套用領域，發展我國的工業技術以及提高國防軍事建設水平等都具有重要意義。
結題摘要
當前機器人的重要發展方向是高速和輕量化，由此帶來了機器人高精度運動控制的挑戰。當前一般機器人的運動控制均採用剛體動力學模型，忽略了機構的高階模態，這在機構剛性足夠的情況下是合理的。然而，高速和輕量化帶來的挑戰是機構的高階模態無法忽略，必須當成柔性體對待，即存在剛柔耦合問題。柔性體的振動控制也是一個研究熱點，一般研究的是結構體的振動抑制問題，如橋樑，高層建築等。如何考慮機器人的剛柔耦合問題，將運動控制與振動控制有機結合是本項目的主要研究內容。本項目綜合運用拉格朗日法，有限元理論，最優控制理論，非線性控制理論，邊界控制方法，開展了並在線上構剛柔耦合建模，運動控制及振動控制理論及套用的研究，取得了以下成果：1、研究了剛柔耦合機構動力學建模問題。利用有限元理論和拉格朗日方程，建立了並在線上構剛柔耦合動力學模型，並利用商用動力學仿真軟體驗證所建立的耦合動力學模型的正確性。2、在此基礎上，提出一種基於應變反饋的最佳化算法，完成了該算法的穩定性證明。仿真結果表明，該方法在不額外增加執行器情況下，在達到良好的運動控制精度的同時抑制了機構振動。3、研究了基於集中干擾觀測器的電液伺服並聯六自由度機構魯棒自適應控制算法，仿真和實驗表明，該方法對於電液伺服並聯六自由度機構高精度軌跡跟蹤控制具有較好的魯棒性和適應性。4、研究了邊界控制在剛柔耦合機構控制中的套用，該方法直接採用描述柔性體的偏微分方程進行控制器設計，且執行器和感測器布置在邊界處，易於安裝，研究結果表明，該方法是一種比較有前景的剛柔耦合機構控制方法。以上成果已發表論文5篇，在審論文3篇，獲授權發明專利1項，授權實用新型專利1項。本項目的研究發展了剛柔耦合機構建模及控制理論，為高速、輕量化機器人的高精度控制奠定了基礎。
