关键词：两自由度;;柔性机械臂;;主被动混合;;振动抑制;;拉格朗日方程
摘 要：柔性机械臂的轻质量、低耗能、高负载自重比使其在太空垃圾回收、水下样本采集、未知空间探测等工作中游刃有余。不足的是其在工作中产生的机械振动对其工作精度影响较大,导致末端执行件定位不准。为提高定位精度,对机械臂的振动进行抑制迫在眉睫。当前,主流的控制方法有主动和被动两种类型,二者在抑振上各有千秋。为获得更好抑振效果,本文对主被动混合控制策略进行探究。本文基于拉格朗日法进行了动力学建模,推导了系统动力学方程。基于comsol中的模态分析模块对两自由度柔性机械臂进行了前三阶的模态分析,并以此为据,设计了2种被动控制方案,6种主动控制方案,6种主被动混合控制方案。在comsol中进行了前两阶振动下无控制状态和上述14种控制模式下运动的仿真,绘制出末端点在不同控制下的位移时间图像。仿真结果说明了主被动混合控制末端振动抑制效果比同位置的主动控制更好。最后,基于激光位移传感器搭建了实验平台,先后对无控制状态下,被动控制下方案1、方案2,仿真结果抑振效果较好的主动控制方案3、4、5和主被动混合控制下的方案9、10、11进行了机械臂末端振动位移测量。分析实验结果,验证了前面仿真结果的正确性。
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