【技术实现步骤摘要】
一种单连杆柔性机械臂的减振方法
本专利技术属于机械振动、柔性机械臂的振动控制
，具体涉及一种单连杆柔性机械臂的减振方法。
技术介绍
随着机器人技术的发展，机械臂的广泛发展满足了工业生产质量和效率的要求，同时呈现出高速度和高精度的发展趋势。相对于体积比较庞大的重型机械臂，轻便灵活的柔性机械臂具有更加优良的特点和性能，增加了运动过程中的灵活度和工作空间扩展性。同时，由于机械臂阻尼小，工作过程中存在构件的弹性变形，振动会持续很长时间，影响正常工作，难以实现机械臂的末端可以实现精确定位。因此，目前有必要分析和研究机器人柔性机械臂的振动控制的方法，以确保柔性机械臂运动实时高效、精准控制。当前的振动控制方法在柔性效应较弱、可做线性化处理的柔性机械臂的一般振动方面取得了显著进展。但是，在许多实际工业系统中，受控对象或过程的数学模型是很难确定的，即使在某一条件下得到了其数学模型，但在工作条件和一些因素发生改变之后，其动态参数乃基于模型的结构也会持续的发生变化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种单连...
【技术保护点】
1.一种单连杆柔性机械臂的减振方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：在广义坐标系下，基于Euler-Bernoulli梁理论建立弯曲振动方程，通过有限分段进行参数离散化，建立柔性机械臂动力学模型；/n步骤2：分析动力学模型，得到机械臂固有振动频率等特性参数，从而得到机械臂传递函数；/n步骤3：将机械臂运动设为加速、匀速和减速的三段式运动，根据机械臂的固有频率对控制电机不同运动阶段的电流信号时间进行设计，对柔性机械臂进行运动轨迹规划及运动参数配制；/n步骤4：机械臂振动控制稳定的验证。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种单连杆柔性机械臂的减振方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在广义坐标系下，基于Euler-Bernoulli梁理论建立弯曲振动方程，通过有限分段进行参数离散化，建立柔性机械臂动力学模型；
步骤2：分析动力学模型，得到机械臂固有振动频率等特性参数，从而得到机械臂传递函数；
步骤3：将机械臂运动设为加速、匀速和减速的三段式运动，根据机械臂的固有频率对控制电机不同运动阶段的电流信号时间进行设计，对柔性机械臂进行运动轨迹规划及运动参数配制；
步骤4：机械臂振动控制稳定的验证。
2.根据权利要求1所述的一种单连杆柔性机械臂的减振方法，其特征在于，步骤1具体包括：
对于变截面，横截面积A(x)和抗弯刚度EI(x)就是关于轴向坐标x的函数，基于Euler-Bernoulli梁理论，简化平衡方程，忽略高阶微量，建立弯曲振动方程，
式中：ρ—为柔性机械臂密度；
y(x,t)—为机械臂横向振动位移；
变截面梁截面积A(x)和截面对中性轴的惯性矩I(x)均是沿梁轴向方向关于x连续变化的函数，表达式如下：
其中：A0＝b0h0，m表示梁的不同截面变化类型；
式中：L—为变截面梁的总长；
c0—梁横截面宽度或者高度沿轴线的渐变系数；
b0,h0—分别为在x＝0处梁的横截面的宽度和高度；
A0,I0—分别为在x＝0处梁的横截面积和绕中性轴的惯性矩；
基于有限元法的思想，将非均匀变截面梁切割划分成连续连接的很多梁段，当所划分的小段足够多时，每段梁的长度就非常小，这些小段的梁看做是均匀的等截面梁；
假设第i段(i＝1,2,3…n)梁的长度为li，弹性模量和截面惯性矩的乘积为(EI)i，线密度为(ρA)i，将该微段梁的弯曲刚度和线密度表示如下：
此时，梁上第i段自由振动的方程为：
根据高阶微分方程解的形式，设方程的解为：
yi(x,t)＝Yi(x)Qi(t)
其中：Qi(t)＝sin(ωt+φ)，ω是梁横向振动的圆频率，是由初始条件确定；Yi(x)是梁第i段的模态函数；可设为：
Yi(x)＝Aisinψi+Bicosψi+Cisinhψi+Dicoshψi
其中：ψi＝μi(x-xi-1)，xi-1≤x≤xi，i＝1,2,3…n，x0＝0，Ai、Bi、Ci、Di是待定系数；此外
式中：ω—变截面梁横向振动圆频率；
同样的方法设梁上第i+1段的模态函数为：
Yi+1(x)＝Ai+1sinψi+1+Bi+1cosψi+1+Ci+1sinhψi+1+Di+1coshψi+1
由振动力学，柔性机械臂横向振动的主振型正交性条件为
对公式的等号两边同乘以Yj(x)并积分得
根据上述公式得到旋转扭矩作用下的柔性机械臂振动微分方程，考虑系统的结构阻尼，假设系统的模态阻尼比为ζi，并写成输入输出的形式
3.根据权利要求1所述的一种单连杆柔性机械臂的减振方法，其特征在于，步骤2具体包括：
技术研发人员：马鹏宇，李永超，任豪，汪学斌，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。