柔性濾波驅(qū)動機構非線性控制方法研究.pdf

1、隨著工業(yè)機器人、自動化裝備和航空航天等工程領域的迅速發(fā)展，對重要裝備驅(qū)動系統(tǒng)的精度、可靠性和壽命等提出了更加苛刻的要求。濾波驅(qū)動機構是重慶大學王家序教授針對傳統(tǒng)驅(qū)動機構存在的問題，發(fā)明的一種高精度、高可靠、長壽命、輕量化的精密驅(qū)動機構。但是濾波驅(qū)動機構中存在的彈性材料大大增加了系統(tǒng)的柔性，系統(tǒng)表現(xiàn)出很強的非線性，增加了系統(tǒng)控制的難度。本文以柔性濾波驅(qū)動機構為研究對象，針對系統(tǒng)中存在的非線性剛度、非線性摩擦、外界未知干擾等因素的影響，建立

2、了柔性濾波驅(qū)動機構的非線性動力學模型，根據(jù)所建立的模型特點，研究了柔性濾波驅(qū)動機構的非線性控制方法，以減小非線性因素對系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)的控制精度，并通過仿真和半實物仿真手段驗證控制方法的正確性和有效性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①充分考慮柔性濾波驅(qū)動機構工作中存在的非線性剛度、非線性摩擦、外界未知干擾等因素的影響，建立柔性濾波驅(qū)動機構的非線性動力學模型。對濾波減速器進行剛度實驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)辨識出非線性剛度曲線參數(shù)。用 LuG

3、re模型描述系統(tǒng)模型中的非線性摩擦項，并通過實驗分別對該摩擦模型的靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)進行辨識。②根據(jù)建立的動力學模型特點，使用反演法完成控制器的設計，在MATLAB/Simulink環(huán)境下進行仿真分析，取得了較好的控制效果。針對反演法對模型參數(shù)的精度要求較高且存在“計算膨脹”的問題，采用自適應神經(jīng)網(wǎng)絡動態(tài)面控制方法，用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡逼近柔性濾波驅(qū)動機構動力學模型中的未建模特性，補償建模誤差的影響，對系統(tǒng)動力學模型含有未建模特性和模型參數(shù)

4、不準確的情況分別設計了控制器，仿真結(jié)果表明，后一種控制算法的精度要高于前者。③為了檢驗所設計的柔性濾波驅(qū)動機構非線性控制算法的實際控制效果，根據(jù)實驗室現(xiàn)有設備條件，提出了一種基于LabVIEW和Simulink的柔性濾波驅(qū)動機構非線性控制算法的半實物仿真方案，用S函數(shù)實現(xiàn)了Simulink的實時仿真，利用LabVIEW的SIT工具箱實現(xiàn)LabVIEW和Simulink的數(shù)據(jù)交換，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，實驗結(jié)果證明所提出的非線性控制方法的正