含彈性索的繩牽引并聯機構的動力學和末端軌跡控制
摘要：為了能為實際應用提供更多的機構構型選擇及更有效地研究機構動力學和軌跡控制問題,以2索(一索為彈性索;另一索為普通無質量無彈性剛性索)牽引末端執行器實現2個方向平動運動的2T機構為例,研究其動力學和末端軌跡控制問題.首先,在末端執行器運動方程的基礎上,推導機構系統的逆動力學公式,給出機構動力學系統的狀態空間表示及體現其具有微分平坦性的非正式表達;接著,利用非線性控制理論的線性化過程嚴格證明該微分平坦性,并獲得微分平坦輸出量和微分同胚于機構動力學系統的擁有Brunovsky正則形式的線性化和解耦化的等價系統;最后,通過針對該等價系統設計外環線性狀態反饋控制器,實現末端執行器的漸近穩定軌跡跟蹤,并進行實例控制仿真研究.結果表明:控制仿真可實現末端軌跡漸近穩定跟蹤,穩定之后的跟蹤誤差值為0;但在穩定之前存在軌跡跟蹤誤差和振蕩時間,這可通過優化反饋控制增益或修正反饋控制器來改善.
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