水液压驱动的水下机械臂PWM鲁棒控制研究

论文摘要

本文研究一种用PWM高速电磁开关阀和具有抑制水液压缸摩擦力影响的鲁棒控制器控制水液压缸以驱动具有3个自由度两关节的机械臂。基于本文所设计研究的机械臂结构,构造机械臂的运动学和动力学模型,将水液压驱动系统的动力—流量特性与机械臂动力学相联系,从而得到水液压机械臂的整体动态模型。针对水液压机械臂系统的非线性和不确定性,本文主要考虑减轻水液压缸摩擦力对机械臂控制的影响来进行控制方法研究。采用PWM控制电磁开关阀,来降低水液压系统的信号传递非线性的不良影响;研究和设计一种鲁棒控制器对有界未知参数的补偿,从而抑制摩擦特性不确定性的影响。本文中进行水液压缸的摩擦特性实验得到了水液压缸的动静摩擦力数值范围,并以此为参数代入控制器,进行鲁棒控制实验。实验结果表明该控制器能够完成对机械臂的运动控制,但是由于自制的水液压数字开关阀响应频率有待提高,限制了控制器的控制性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题主要研究工作、主要指标和关键技术
• 2 水液压机械臂的结构设计和动态模型
• 2.1 机械臂的机械结构设计
• 2.2 水液压PWM 高速开关阀控系统原理
• 2.3 机械臂的运动学及动力学数学模型
• 2.4 本章小结
• 3 水液压机械臂的控制方法的研究
• 3.1 水液压机械臂的非线性和不确定性研究
• 3.2 水液压机械臂的PWM 控制研究
• 3.3 水液压机械臂的鲁棒控制研究
• 3.4 本章小结
• 4 水液压机械臂PWM 鲁棒控制实验研究
• 4.1 实验系统
• 4.2 水液压缸摩擦特性实验
• 4.3 机械臂鲁棒控制实验
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献