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第 17 卷第 5 期海军航空工程学院学报 Vo l . 1 7 N o .5
2的2 年 9 月 J OUR N AL OF NAVAL AE R ON A UT IC 人L E NGIN EE R ING INS T IT UT E Sep. 2002
柔性臂建模与控制
张友安,胡云安,王士星
( 海军航空工程学院自动控制系,烟台,26400 1)
摘英: 综述柔性臂建模与控制的主要理论与方法. 其中,控制问题包括: 位置控制、力控制
和柔性振动控制. 最后指出了今后值得进一步研究的方向.
关键词: 建模; 柔性份; 控制
中口分类号: V *249 %TP 24 文献标识码: A
M OD E LIN G A ND CO NT ROL
O F FL EX IBLE LIN K M AN IPU L AT OR
ZHANG You-an, H U Yun-an , WANG Shi-xing
( Depar tment of Au tomatic Contr ol Engineering , NAEL Yan tai, 264001 )
Abstract: The main theory and method for modeling and contro l of fl exiblelink man ipulator are
surveyed . Th e contro l pro blem includ e position contro l, force contro l and fl exible vibration contro l.
Finally, directions deserv ing future re search are pointed out.
Key wor ds: modelin g; fl exib le link manipu lat or ; co ntro l
定位或力控制; 二是在定位或力的控制过程中尽可
0 引言
能快地消除柔性振动。下面讨论柔性连杆机械手在
在机械手中,柔性可能出现在两个地方: 关节建模与控制方面的研究进展。
和连杆。关节的柔性一般可以看作是扭曲的弹簧( 如
由减速器、传动链引起的柔性) ,连杆的柔性通常 1 柔性臂建模
是由连杆的扭曲、弯曲和拉伸引起的。柔性连杆的柔性臂建模耍考虑四个方面的内容: .连杆的模
建模与控制比柔性关节的建模与控制更复杂一些. 型,连杆的变形假定,约束假定,动力学方程的推
柔性臂在空间和某些特殊工业过程应用中正在导‘t]。在柔性臂研究中,连杆们模型通常采用
发挥着越来越重要的作用。由于小的惯性,机械手 Euler-Bernouli 梁,它只计及连杆的横向弯曲变形,
可以在作业空间达到很高的运行速度。轻的重量和忽略剪切和旋转对梁的横向变形的影响。
较少的材料使得整个机械臂设计制造的成本大大降连杆的变形假设一般有三种: 运动学静态法假
低。另外,在某些实际应用中,往往需要机械连杆定、基于复杂连杆振型的有限元假定和基于连杆振
有一定的柔性。例如,在定位控制中的销拴插孔, 型模态展开并取有限维自由度的假定。其中,第三
连杆柔性能够补偿某些定位上