具有弯扭耦合的空间多连杆柔性机械臂振动主动控制研究

比较了柔性薄臂梁与柔性薄壁杆结构的力学特性，提出了一类由柔性薄臂梁和柔性薄壁杆结构组成的空间多连杆柔性机械臂系统。针对柔性薄臂梁和柔性薄壁杆产生的弯曲和扭转弹性振动，首次同时引入采用不同极化方式的压电弯曲致动器（压电应变常数d31）和压电扭转致动器（压电应变常数d15）及相应的传感器对柔性机械臂系统的弯曲和扭转振动进行主动控制。研究此类空间多连杆柔性系统具有弯曲和扭转振动耦合的建模理论和解耦方法，并提出采用多目标复合优化准则，对压电致动器和传感器进行优化布局，利用MATLAB和SIMULINK等工具箱数值仿真研究具有弯扭耦合的振动主动控制的非线性控制算法，并通过实验装置的组建和测试，验证相关理论的正确性。本申请项目的研究对于探索一类空间多连杆柔性机械臂的耦合振动机理，进一步改善空间柔性机械臂的耦合振动下的控制效果，促进其在工业现场及空间领域中的应用，有着重要的理论和现实意义。