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基于弹性关节的二自由度机械臂建模与控制研究

作者:刘杰,历飞雨. 日期:2022-08-17/span> 浏览:272 查看PDF文档

基于弹性关节的二自由度
机械臂建模与控制研究*
刘杰1,历飞雨2

(1.山西工程科技职业大学,山西 晋中 030619;
2.中北大学 仪器与电子学院,山西 太原 030051)


摘要:针对传统弹性关节存在的问题,提出了一种新的弹性关节,并在此基础上设计了一款二自由度机械臂。首先,对基于优化后的弹性关节系统进行了数学模型分析,进而给出了可靠的控制方式;然后,以弹性关节为基础,提出了二自由度机械臂的机械结构设计和位置控制算法,并给出了机械臂样机,采用双回路控制方案设计了机械臂的控制算法;其中,内环采用模型参考自适应控制器(MRAC)来处理系统参数的不确定性,外环采用模糊比例积分控制器(FPIC)来减小外部扰动对负载的影响;最后,为了验证该控制算法对弹性关节以及机械臂的适用性,利用MATLAB对二自由度机械臂系统进行计算仿真实验。研究结果表明:所提出的控制器概念具有响应速度快、误差小的优点,且当存在外部干扰时,FPICMRAC控制器的响应明显优于PID控制器,控制器能够很好地保持机械臂系统的稳定;该结果验证了此控制算法的有效性。

关键词:机器人执行机构;双环位置控制算法;谐波传动;行星传动机构;模型参考自适应控制;模糊比例积分控制

中图分类号:TH39;TP241文献标识码:A文章编号:1001-4551(2022)06-0846-08

本文引用格式:

刘杰,历飞雨.基于弹性关节的二自由度机械臂建模与控制研究[J].机电工程,2022,39(6):846-853.

LIU Jie, LI Fei-yu. Modeling and control of 2-DOF robot arm based on elastic joint[J].Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2022,39(6):846-853.

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