柔性机械臂变结构控制与振动抑制研究

"柔性机械臂变结构跟踪控制及柔性振动抑制 (2012年) - 自然科学 论文" 本文主要探讨了柔性机械臂在轨迹跟踪与弹性振动抑制方面的控制策略。柔性机械臂因其轻质、高速和高负载能力在工业自动化领域中有着广泛的应用。然而，由于其结构的特殊性，它在运动过程中容易产生弹性振动，这会影响机械臂的工作精度和稳定性。 作者们基于奇异摄动理论和两种时间尺度的假设，将柔性机械臂系统划分为两个部分：慢变子系统和快变子系统。慢变子系统主要代表大范围的刚体运动，而快变子系统则反映了柔性振动的特性。通过这样的分解，他们可以分别设计针对性的控制策略。 对于慢变子系统，采用变结构控制方法来实现关节轨迹的精确跟踪。变结构控制是一种非线性的控制策略，其特点是控制律依赖于系统状态与预设滑动模态之间的偏差。这种方法能够确保机械臂在快速变化的环境中保持稳定，实现刚体运动的准确控制。 对于快变子系统，即柔性振动部分，论文采用了最优控制方法进行主动抑制。最优控制是通过对系统性能指标进行优化，寻找最佳控制输入来实现特定目标的过程。在这种情况下，目标是减少或消除柔性杆件的振动，以提高整体系统的动态性能。 仿真实验结果显示，这种结合了变结构控制和最优控制的策略能有效地保证机械臂刚性运动轨迹的精确跟踪，同时显著抑制了柔性部件的弹性振动。这种方法在理论和实践上都为解决柔性机械臂的控制问题提供了新的思路和解决方案，对于提升柔性机械臂的运动控制性能具有重要意义。 关键词：柔性机械臂、奇异摄动理论、变结构控制、柔性振动抑制 分类号：TP241（自动控制技术）、TP273（电子技术应用） 文献标识码：A 文章编号：1671-4431(2012)08-0155-05 这篇论文详细阐述了在处理柔性机械臂控制问题时，如何运用高级控制理论来克服其固有的振动问题，对于理解和改进这类复杂系统的控制策略具有重要的学术价值和实际应用前景。