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摘要

采用拉格朗日法、假设模态法和系统动量守恒原理, 推导了一种平面内三连杆的自由浮动刚柔耦合冗余度空间机械臂的动力学模型.基于最小关节驱动力矩优化, 建立了自由浮动刚柔耦合冗余度空间机械臂的混沌运动状态方程, 采用混沌数值方法分析机械臂运动中的混沌现象, 分别在工作空间、关节空间和模态空间, 设计鲁棒Proportional-Derivtive (PD)补偿控制、延迟反馈控制和模态力最优控制, 实现了轨迹跟踪、混沌运动抑制和振动控制.通过数值仿真验证了建模与控制方法的有效性.

关键词:

Abstract

The dynamic model of a planar free-floating rigid-flexible redundant space manipulator with tree joints is derived by the assumed mode method, Lagrange principle and momentum conservation. Based on minimal joint torque optimization, the state equations of chaos motion for the free-floating redundant space manipulator are built. Then chaotic numerical method is used to analyze chaotic dynamic characteristics of the model. The robust Proportional-Derivative(PD) compensatory control, the delayed feedback control and the optimal control are designed in work space, joint space and mode space respectively. The composite control can assure the trajectory tracking, chaotic suppression and vibration control. The experimental results show the effectiveness of the presented methods.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.

基金项目:江苏省科技支撑计划(批准号: BE2010190)和西安交通大学机械制造系统工程国家实验室开放基金(批准号: 201002)资助的课题.

Authors and contacts

1.
2.

Funds:Project supported by Jiangsu Scientific Support Program, China (Grant No. BE2010190), the Foundation of Manufacturing Systems Engineering State Key Laboratory, Xi'an Jiaotong University of China (Grant No. 201002).

参考文献

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Control and modeling of chaotic dynamics for a free-floating rigid-flexible coupling space manipulator based on minimal joint torque's optimization

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