新型两自由度柔性并联机械手振动控制与仿真分析

"该文献详细探讨了一种新型两自由度柔性并联机械手的主动振动控制策略，结合了模态理论和滑模变结构控制理论，以抑制由压电元件驱动的机械手在操作过程中的弹性振动。" 本文主要涉及以下几个关键知识点： 1. 两自由度柔性并联机械手：这种机械手拥有两个独立的运动自由度，能够进行复杂的空间运动。由于其结构中含有柔性的组件，故在工作时容易产生振动，影响精度和效率。 2. 压电元件：压电元件是一种能够将电能转化为机械能或反之的材料，常用于精密定位和振动控制，因为它们能够提供快速响应和高分辨率。 3. 有限元模型：这是一种数值分析方法，用于将复杂的物理系统分解为许多简单的“单元”，然后用这些单元的数学模型组合来模拟整个系统的动态行为。在此文中，它是构建机械手动力学模型的基础。 4. 模态理论：模态理论是研究系统固有频率和振型的工具，有助于理解和预测系统如何振动。通过分析机械手的模态，可以识别出引起振动的主要模式，并针对性地设计控制策略。 5. 滑模变结构控制：这是一种非线性控制策略，通过设计一个滑移面，使得系统状态在受控过程中趋向于这个表面，即使在扰动和不确定性存在的情况下也能保持稳定。在此文中，滑模控制器被设计来抑制机械手的振动。 6. Lyapunov直接法：这是一种稳定性分析方法，用于设计控制器以确保系统稳定。通过构造一个Lyapunov函数，可以证明控制器能使系统的状态向稳定状态演化。 7. 振动主动控制：与被动控制不同，主动控制通过实时反馈和调整来抑制振动，而不是依赖于结构的内在阻尼。这里的主动控制策略能针对系统的前几阶模态进行有效控制。 8. 仿真验证：通过仿真结果，文章展示了所设计的滑模控制器能有效地抑制柔性构件的振动，减少并联机械手动平台的位置误差，从而证明了控制器的实用性和有效性。 这篇论文在工程技术领域具有重要意义，它提出了一种创新的振动控制方法，有助于提升柔性并联机械手的性能，特别是在需要高精度和低振动的场合，如精密装配、微纳米操作等。