柔性空間機(jī)械臂建模與參數(shù)辨識研究.pdf

1、隨著航天科技的發(fā)展與人類對太空的不斷探索，空間站建設(shè)將成為未來空間技術(shù)發(fā)展的一個熱點(diǎn)?？臻g機(jī)械臂將成為空間探索與建設(shè)的主要工具。由于大多數(shù)空間機(jī)械臂都由質(zhì)量較輕的材料組成，且臂桿較長，柔性的影響往往不可忽略?？臻g機(jī)械臂在執(zhí)行任務(wù)的時候通常需要對未知負(fù)載進(jìn)行操作，由于存在柔性，機(jī)械臂臂形的變化與負(fù)載的不同都將引起其動力學(xué)參數(shù)的變化，這就造成了模型的不確定性。如果沒有有效的辦法來解決模型的不確定性，將會影響到空間機(jī)械臂的控制精度，甚至造成非

2、常嚴(yán)重的后果。本文以柔性空間機(jī)械臂為研究對象，對其動力學(xué)模型建立與參數(shù)辨識展開了研究，主要內(nèi)容如下：
　　選用 ANSYS軟件對兩連桿柔性機(jī)械臂在不同負(fù)載與不同臂形下進(jìn)行了模態(tài)分析，得到了柔性空間機(jī)械臂負(fù)載、臂形與固有頻率的關(guān)系，為后面的辨識提供參考；在ADAMS中分別建立兩桿剛性空間機(jī)械臂與兩桿柔性空間機(jī)械臂模型并對其進(jìn)行了動力學(xué)響應(yīng)分析，為之后的數(shù)學(xué)建模提供了校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
　　選用拉格朗日法分別對兩連桿剛性空間機(jī)械臂與兩連

3、桿柔性空間機(jī)械臂進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型建立。在建立柔性機(jī)械臂模型時，選用假設(shè)模態(tài)法來對柔性形變進(jìn)行描述。選用matlab軟件對所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了仿真，并與之前的ADAMS模型在參數(shù)設(shè)定一致的情況下進(jìn)行了對比校驗(yàn)，確保了模型建立的正確性。
　　采用最小二乘法對柔性空間機(jī)械臂模型中的模態(tài)參數(shù)進(jìn)行了在線辨識，并比較了辨識前與辨識后柔性空間機(jī)械臂在執(zhí)行規(guī)劃任務(wù)時的末端軌跡情況。采用最小二乘法辨識后的模型在負(fù)載情況下具有很好的末端精度。