柔性机械臂的PDE建模及自适应边界控制理论研究

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发表于 2022-5-7 19:14:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
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雅宝题库答案
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雅宝题库解析:
    柔性机械臂具有低能耗、高速度、接触冲击小等优点,因此其越来越多地应用在航天和工业领域。本文首先介绍了柔性机械臂的研究背景,然后介绍了国内外对于柔性机械臂研究的发展现状。在此基础上,本文进一步研究了柔性机械臂的动力学建模以及边界控制题目。论文研究内容和成果如下:    首先,本文对柔性机械臂的动力学建模方法进行了研究。针对双连杆柔性机械臂,本文分析了其在运动过程中产生的动能、势能以及非保守力做功。然后,利用Hamilton原理建立柔性机械臂的偏微分(PDE)模型并给出了相应的边界条件。    其次,本文进行了边界自适应控制方法的研究。与传统的基于近似方法获得的常微分(ODE)模型的研究相比,本文针对PDE动力学模型直接设计控制律,从而避免了近似ODE模型可能造成的溢出不稳定和控制器阶数偏高等题目。    再次,本文研究了柔性机械臂的最优轨迹控制题目,并提出了一种混合结构的最优控制器。该控制器由轨迹规划器和跟踪控制器两部分组成。轨迹规划器采用微分进化(DE)算法产生使能量消耗最小的运动轨迹。跟踪控制器采用边界反馈控制的方法,使机械臂的关节沿着最优轨迹运动。    另外,考虑到柔性机械臂是分布参数系统,其无穷维的状态变量无法通过有限的传感器测得,本文设计了新颖的非线性PDE观测器来估计无穷维的挠性形变的状态信息。基于所设计的观测器,本文设计了边界控制律使柔性机械臂在任务空间下按期望的轨迹运动。





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