[发明专利]一种基于振动观测器的柔性机械臂振动控制方法

摘要

本发明公开了一种基于振动观测器的柔性机械臂振动控制方法，包括以下步骤：步骤1：建立柔性机械臂系统的数学模型，获取系统的模型信息；步骤2：设计振动观测器；步骤3：设计状态反馈积分控制器；步骤4：根据联合仿真效果调整控制参数；步骤5：设计结束；本发明在柔性机械臂末端残余振动进行测试和控制时，不需要使用现有方法中的传感器就能得到柔性臂末端的振动信号，简化了系统结构，节约了成本。本发明同时使用带积分的状态反馈控制器，在实现对系统动态特性有效调节的同时，能够实现无偏差的跟踪指定输入。

主权项

一种基于振动观测器的柔性机械臂振动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立柔性机械臂系统的数学模型，获取系统的模型信息；根据假设模态法和拉格朗日原理，对柔性机械臂系统进行分析，建立动力学模型，得到外部驱动力与柔性臂末端振动之间的关系，并将动力学模型转化为状态空间模型；步骤2：设计振动观测器；基于步骤1中建立的柔性臂状态空间模型，设计振动观测器；振动观测器的输入包括原系统输入控制力和利用位移传感器测量的柔性臂固定端位移；输出为原系统的状态变量，包括柔性臂固定端位移、柔性臂模态坐标及两者的一阶导数；步骤3：设计状态反馈积分控制器；对柔性机械臂系统设计状态反馈控制器，针对状态反馈控制器存在的静差现象，引入积分控制器；综合振动观测器输出信号与系统期望信号得到误差信号，利用状态反馈控制器与积分控制器得到控制量，实现轨迹跟踪的同时抑制柔性臂的弹性振动；步骤4：根据联合仿真效果调整控制参数；在ADAMS中建立柔性臂物理模型，导入到MATLAB/SIMULINK进行联合仿真，若振动观测效果、控制效果不能满足要求，返回步骤2、步骤3对振动观测器增益及状态反馈控制器增益重新调节，直至控制效果达到要求；步骤5：设计结束；经过上述各步骤后，设计结束。